最近國(guó)外傳感器生產(chǎn)廠家在其技術(shù)參量中增加了新的一個(gè)參量：電流校準(zhǔn)（值）、英文名稱為“Current calibzation”。也有記為mv/v/Ω校準(zhǔn)（值）。它的定義是“額定輸出（Rated Output）”與“輸出阻抗（Output Resistance）”之比。其量綱為電流，所以定義為電流校準(zhǔn)。該電流值被校準(zhǔn)在參考值的0.05%以內(nèi)。在參量表中記為≤0.05%。有了該參量使我們?cè)趥鞲衅鞑⒙?lián)使用時(shí)變得很容易，可以節(jié)省衡器四角平衡調(diào)節(jié)的時(shí)間。更重要的是在更換傳感器時(shí)可以無(wú)需重新校準(zhǔn)，保持原來(lái)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
為敘述其物理概念，先回顧以往衡器四角平衡時(shí)，傳感器的調(diào)節(jié)方法。圖1為電壓調(diào)節(jié)電路，通過(guò)串聯(lián)在電源激勵(lì)電壓與傳感器電橋電路中的電阻或電位器，達(dá)到改變傳感器的輸出電壓，在衡器偏載校驗(yàn)時(shí)，通過(guò)這樣的調(diào)節(jié)可使四角調(diào)平衡。圖2為電流調(diào)節(jié)電路，通過(guò)調(diào)節(jié)跨接在電橋輸出端的電位器，達(dá)到調(diào)節(jié)電橋輸出的分流電流。同樣也能達(dá)到衡器四角平衡。顯而易見，這兩種調(diào)節(jié)方法，在更換傳感器時(shí)，必須對(duì)衡器進(jìn)行重新校。
圖1 電壓調(diào)節(jié)電路 圖2 電流調(diào)節(jié)電路
而具有電流校準(zhǔn)或mv/v/Ω校準(zhǔn)的傳感器就可以在更換傳感器后，無(wú)需重新校準(zhǔn)。其原理如下：為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，我們考慮兩只傳感器并聯(lián)的情況，所得的結(jié)論推廣到多只傳感器是不困難。根據(jù)Thevenin等效電路原理，可將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一個(gè)電壓源和一輸出阻抗串聯(lián)的等效電路，故兩只并聯(lián)傳感器可簡(jiǎn)化為圖3的等效電路。系統(tǒng)的輸出電壓為：
其中V1和V2為電壓源，R2和R2為輸出阻抗。從式中可以看出，在傳感器并聯(lián)時(shí)要求輸出相等。實(shí)質(zhì)上是要求傳感器的短路電流mv/v/Ω值相等。而不是要求輸出電壓相等。以上等效電路、使用Norton等效電路原理，可轉(zhuǎn)化為電流型等效電路。如圖4所示。由圖4有：
目前衡器生產(chǎn)廠家，對(duì)其產(chǎn)品的電流校準(zhǔn)參量值可控制在0.05%以內(nèi)。在偏載調(diào)整時(shí)，以往通常只要求并聯(lián)傳感器具有相同的靈敏度值，即使是對(duì)并聯(lián)傳感器的輸出阻抗也要求匹配。但由于在以上兩種調(diào)節(jié)線路，接入了串接電阻或輸出端跨接了分流電阻，這就破壞了原來(lái)的匹配條件，原來(lái)的靈敏度值和輸出阻抗值已變得無(wú)意義。
圖3 并聯(lián)電壓等效電路圖4 并聯(lián)電流等效電路
眾所周知，造成四角誤差的原因：一是傳感器，二是受力的機(jī)械系統(tǒng)的狀況。以往的調(diào)整時(shí)，是偏重通過(guò)對(duì)傳感器的調(diào)整，來(lái)使偏載誤差達(dá)到所需的要求。這往往會(huì)造成并聯(lián)傳感器之間工作狀況有較大的差異，實(shí)際是反映出衡器在四個(gè)角的工作受力態(tài)有很大的差異，對(duì)一臺(tái)設(shè)計(jì)優(yōu)良的衡器是不應(yīng)當(dāng)?shù)摹Ｒ慌_(tái)工作狀態(tài)良好的衡器應(yīng)當(dāng)是每個(gè)角的受力狀態(tài)是一致的，即在偏載調(diào)整時(shí)，應(yīng)著重對(duì)每個(gè)角受力狀況的調(diào)節(jié)，而不是過(guò)分的借助于對(duì)傳感器的工作條件的調(diào)整。在使用電流校準(zhǔn)值一致的傳感器的衡器時(shí)，是通過(guò)設(shè)計(jì)和機(jī)械調(diào)節(jié)達(dá)到偏載測(cè)量的計(jì)量要求，而不調(diào)節(jié)傳感器的輸出電壓或電流。因?yàn)榇朔N情況、傳感器在出廠前已調(diào)整到足夠的一致，即mv/v/Ω值在0.05%以內(nèi)。這樣調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)在于，首先衡器處在均勻的受力狀態(tài)，其次在更換傳感器時(shí)，無(wú)需對(duì)衡器重新校準(zhǔn)，衡器仍可“保持”原有的校準(zhǔn)值。
圖5
現(xiàn)舉例如下，若新傳感器的開路輸出電壓值或靈敏度值，比被更換的傳感器高2%，此時(shí)由于這些傳感器的電流校準(zhǔn)值（mv/v/Ω）是一致的。若將該傳感器直接接入原線路，此時(shí)的輸出電壓為：
而
此時(shí)，在與源來(lái)的重量被稱重時(shí)，更換后的輸出就要比更換前高出百分之一，這是我們所不希望的。這樣的情況在以往更換傳感器時(shí)是不可避免的現(xiàn)象。但是，在使用具有電流校準(zhǔn)傳感器時(shí)，就很容易來(lái)避免這樣的情況。在所述例子中，只需在并聯(lián)傳感器的輸出端并接一阻值為51Ω的電阻，就可以使衡器仍保持更換傳感器的工作狀況，無(wú)需重復(fù)校準(zhǔn)，此結(jié)果可根據(jù)圖5電路的計(jì)算得到：
并接上51Ω電阻后三個(gè)電阻的并聯(lián)值仍等于更換前的電阻值R/2。這樣使并接后的輸出電壓值仍“保持”更換前的值，達(dá)到無(wú)需重新校準(zhǔn)的目的。近年來(lái)，為了滿足國(guó)際建議和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，國(guó)外在對(duì)衡器校準(zhǔn)方面，作了一些工作，特別是對(duì)大型衡器。如倉(cāng)儲(chǔ)秤、大罐稱重、汽車衡等的校準(zhǔn)。上述的電流校準(zhǔn)參量的使用，數(shù)字系統(tǒng)的無(wú)砝碼校準(zhǔn)，就是這方面的例子。這些方法對(duì)節(jié)約資金、節(jié)省勞力方面是值得我們推廣的，特別對(duì)工業(yè)、冶金、礦山領(lǐng)域使用的衡器，具有非常積極的意義。(end)
