顯示 器 檢 驗

中國計量科學研究院 周祖濂
一、曆史回顧
早期使用應變傳(chuan) 感器的電子秤，配用模擬電路的顯示器。雖然要比機械更易實現自動化，但由於(yu) 使用指針顯示讀數，以及要求長期穩定激勵電壓，使其電子秤的精度低於(yu) 機械秤，與(yu) 杆秤和彈簧秤的精度差別不大。
隨著集成電路和微處理器廣泛用於(yu) 電子秤顯示器，使得電子秤的性能有了顯著的進步，在此期間有了以下一些技術進步：六線製、比例式電壓測量、零點跟蹤等。使得精度大幅度提高，顯示器的分度值可達10000分度以上，靈敏度達1μv/d或更好。除可以數字顯示稱重結果，還可實現去皮、自診斷、數字輸出等功能，具有很強I/O與(yu) 接口功能。更便於(yu) 與(yu) 工業(ye) 自動化過程匹配。
二、近代顯示器的主要特點
由於(yu) 近代微電子器件的高速發展，使得稱重顯示器有了概念化的轉變，進入了數字化智能化儀(yi) 表的階段，ΣΔ−DA變換器的使用已*取代了以往的“三積分電路”。ΣΔ−DA變換器不僅(jin) 有*的轉換精度可達224位和*線性度，而且有*的穩定性（小於(yu) 每年0.002%）和溫漂。靈敏度可達0.4μv/d（認證）或0.1μv/d。經認證的分度值達10000分度，內(nei) 部分辨率一般可達550000碼。具有更強的自診斷和自學習(xi) 的智能化功能，以及方便的接口和通信功能，如與(yu) CANopen，Pronfibus DP、Ethernet網絡相連。並能實現無砝碼較準和數字角差調整。
由於(yu) 微電子器件的價(jia) 格越來越低廉和傳(chuan) 感器的穩定性能提高，形成了將兩(liang) 者結合在一起的數字化傳(chuan) 感器。將一次測量器件與(yu) 二次測量儀(yi) 表的功能集成為(wei) 一個(ge) 整體(ti) ，更便於(yu) 工業(ye) 自動控製過程的運用。
三、顯示器試驗指導
顯示器大體(ti) 可分為(wei) 靜態和動態測量兩(liang) 大類，但與(yu) 非自動衡器和自動衡器的關(guan) 係相似。靜態顯示器的計量和技術指標是基本的。首先要試驗顯示器的靜態技術、計量性能後，再根據顯示器的不同運用結合稱重結構測試其衡器的動態性能。
下麵根據我在國外對顯示器的認證試驗以及在國內(nei) 的實際經驗，講述應該如何對顯示器進行試驗，供大家參考。
我國的顯示器試驗標準主要是根據OIML R76號建議製定。我在國外做認證時，歐洲是根據EN45501非自動衡器的歐洲標準和EC90/380/EEC號指令，並參照NMi（Nederlands Meetinstituut）的試驗程序進行。
下麵將我國檢定中沒有列入試驗的一些主要項目敘述如下：首先根據EN45501規定，對顯示器做影響因子和幹擾因子實驗時被接傳(chuan) 感器的阻抗和檢定分度值（μv/VSI）的要求是有不一樣的規定（如表1）。第二、對不同阻值的電纜和傳(chuan) 感器阻抗的影響進行試驗（如圖1和表2）。第三、按照下列傳(chuan) 感器的技術條件對顯示器做試驗：
1. 傳(chuan) 感器的靈敏感為(wei) 2mv/v；
2. 激勵電壓為(wei) 10V；
3. 傳(chuan) 感器加載範圍是zui大量程的30%；
4. 檢定分度數為(wei) 6000VSI
5. 每檢定分度的電壓值為(wei) 1μv/VSI（2mv/v，30%/6000）
表 1
EN45501
條款序號
條款 分配因子
Pi=
阻抗μv/VSI
A.4.4 Weighing Performance 0.3…0.8 low min
A.4.5 Multiple indicating device
Analogue 1 low min
Digital 0 low min
A.4.6.1 Weighing accuracy with tare low min
A.4.10 Repeatability low min/max
A.5.2 Warm-up time test 0.3…0.8 low min/max
A.5.3.1 Temperature（effect on amplification） 0.3…0.8 low min/max
A.5.3.2 Temperature（effect on no load） 0.3…0.8 low min
A.5.4 Power Voltage Variation 1 low min
3.9.5 Other influences
B.2.2 Damp heat steady state 0.3…0.8 low min/max
B.3.1 Short time power reduction 1 high* min
B.3.2 Bursts 1 high* min
B.3.3 Electrostatic discharge 1 high* min
B.3.4 Electromagnetic susceptibility 1 high* min
B.4 Span Stability 1 low min
VSI=Verification Scale Interval
*Test has to be Performed with load cell
顯示器放大器的檢定分度值和zui小分度值（μv/VSI）的精度取決(jue) 於(yu) 很多困素，例如：
——顯示器到傳(chuan) 感器或模擬器的電纜長度，
——顯示器的阻抗，
——激勵電壓的大小，
——連接點的溫差電勢，
——激勵電壓的不準確度，
——溯源性，重複性、穩定性，等。
早期顯示器的激勵電源電壓大多為(wei) 10V，而現在大多為(wei) 5V。因此同樣在6000 分度，傳(chuan)
感器靈敏度為(wei) 2mv/v 的情況，檢定分度值改變為(wei) 0.5μv/XSI，與(yu) 此同時，對用來檢測顯示器
的模擬器精度也要提高一倍。
表2：阻抗值
positio
Rc（ohm）
0
0
1
0.34
2
1.13
3
1.93
4
5.26
5
10
6
20
7
33.3
8
50.3
Positio
Rex（ohm）
Ric（ohm）
Number of load cells
0
1
Open
350
1
2
350
175
2
3
117
87.5
4
4
73
60
6
5
51
44
8
6
39
35
10
7
32
29
12
RIC=′+′•CexCexRIRRIR
圖1
對顯示器溫度影響的試驗可細分為(wei) 兩(liang) 部：
——顯示器的溫度影響；
——接到有傳(chuan) 感器電纜的溫度影響（試驗按照表2的電阻數值）。
並對試驗結果數據的計算做了規定和試驗原理的理論分析。
四、結束語
現在的顯示器雖然有了很大的發展，但對顯示器基本的計量準確度的要求沒有大的改變。現在的顯示器的激勵電壓多為(wei) 5V，而不是以往的10V。另外按EN45501的規定，對數
字式顯示器的分配因子Pi定為(wei) 0值。數字傳(chuan) 感器的出現使之與(yu) 相接的“顯示器”和早先的顯示器有了極大的不同，它已不再處理模擬信號，隻處理數字信號，原理上講對溫度影響時是不靈敏的。總之，現在顯示器的發展與(yu) 以往的顯示器有了不同，但對計量要求的試驗無大改變。因此把我過去的一些對顯示器試驗的了解寫(xie) 出來供有興(xing) 趣的同行參考。一些更詳細的資料在此就不詳述了。