應變式稱重傳感器用于快速稱重、低速動態(tài)稱重和動態(tài)稱重時,為保證稱重系統(tǒng)的稱量準確度和工作可靠性,盡可能的免除各類不必要的誤差,必須研究稱重傳感器的動態(tài)特性,并對其進行動態(tài)校準,以及必要的環(huán)境試驗和物理參數(shù)測試。研究、分析稱重傳感器的動態(tài)特性,必須建立數(shù)學模型,由于稱重傳感器可以視為單自由度的二階線性系統(tǒng),其數(shù)學模型為一常系數(shù)線性微分方程。
當微分方程的初始值為零時,對其進行拉氏變換即可得到動態(tài)特性的傳遞函數(shù)的一般公式。其頻率特性可根據(jù)傳遞函數(shù)求得,也可根據(jù)過渡過程曲線經(jīng)過相應的近似計算方法求得,實際上傳遞函數(shù)和頻率特性是可以相互轉(zhuǎn)換的。求稱重傳感器的傳遞函數(shù),實際上就是根據(jù)過渡過程曲線來確定固有頻率0和阻尼比3的過程,一般都用比較簡單的激勵方法,例如自由落錘的沖擊載荷來獲得過渡過程曲線。
動態(tài)校準的意義還在于使稱重傳感器的生產(chǎn)者能正確的標明其產(chǎn)品的性能,給使用者提供正確選擇、合理應用的依據(jù)。動態(tài)校準的關鍵是選擇好激勵源,輸入信號應該是一個標準的激勵函數(shù),以周期函數(shù)的正弦波信號,瞬變函數(shù)的階躍信號為常用。為了獲得準確可靠的動態(tài)校準數(shù)據(jù),要求測試設備中的所有影響動態(tài)校準的環(huán)節(jié),例如典型的輸入信號激勵源,動態(tài)信號記錄設備和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等,都應具有很寬的頻帶。
美國專家給出的跌落校準、慣性校準和比較校準三種方法,以跌落校準法應用較多,比較校準法相對簡單易行,快速省時。
稱重傳感器頻率特性存在的頻響誤差,即頻率域內(nèi)傳遞函數(shù)的誤差,是由其輸入、輸出系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的誤差引起的。對于系統(tǒng)誤差可作歸一化處理,對于隨機誤差是如何確定它給動態(tài)稱重準確度帶來的影響,從測量誤差的角度分析產(chǎn)生原因,以及提出改進措施。
近年來,動態(tài)稱重傳感器以及動態(tài)校準方法的研究取得了較大進展。德國Seitnet塞特內(nèi)爾)公司為快速稱重研制出200型皺青銅稱重傳感器,固有頻率高,動態(tài)響應快,獨創(chuàng)油阻尼與過載保擴裝置一體化,在稱量時保證稱重傳感器衰變時間快,稱量速度高,工作壽命長。美國THI公司為動態(tài)稱重的旋轉(zhuǎn)式定量包裝機研制的THI-1410型稱重傳感器,可承受離心力和機械振動。其內(nèi)部裝有特制的粘性阻尼器,保證稱量時有較快的穩(wěn)定時間和較小的動態(tài)稱量誤差。與動態(tài)稱重配套的能承受攪拌、振動載荷的新型稱重模塊也在美國V-BLH公司研制成功,并批量生產(chǎn)投放市場,適應了動態(tài)稱重技術發(fā)展的需要。