带式输送机动态称重方法研究文献综述

带式输送机动态称重方法研究文献综述姓名：周天择班级：机电15级学号：1507210650一、前言近代以来，国外研究机构做了大量的工作来提高物料的精确称重，其研究方向主要集中在对承载器结构的分析、校验方法的改善和传感器精度的提高上，而很少从输送带本身力学变化对称重精度的影响进行研究。当输送带上的物料出现大小不均匀和分布不均匀的情况时，输送带会产生凹凸不平的情况，使输送带受力不均匀，引起输送带内部的张力的变化，同时也会引起运行阻力的变化，从而影响其称重精度。所以从带式输送机的称重原理入手，对称重原理、称重的检测方法就变得尤为重要。动态称重技术是我国较为新兴的一项技术，动态称重比静态称重复杂的多，静态称重输入值恒定、干扰小、信噪比大、干扰信号易于处理；而动摇称重对于不同设备、不同设备、不同测试对象产生信号形式、噪声干扰大小、方式均不同。近几年我国称重仪表行业十分迅猛，但目前普遍应用的动态称重技术在很大程度上仍局限于机械衡器的设计理念，秤体的形式仍采用秤体平台跨接在称重传感器之上，被称重物的重量经过秤体结构再传递到传感器上的桥式结构。这就要求我们要不断找到新的方法来进行动态称重测量的改进。二、正文从16世纪起，就有涉及衡器问题的科学文献流传于世了。在意大利除了伽利略，还出现了贝内戴托等，他们相继发表了有关衡器的论文，正是他们的研究促进了称量技术的发展。到了近代，随着第二次世界大战后的经济繁荣，为了把衡器引入生产工艺过程中去，对衡器提出了新的要求，希望称重过程自动化，为此电子技术不断的渗入衡器制造业中。本世纪60年代，电子皮带秤进入了我国，并于70年代末开始研制。相对于欧美国家，我国对于皮带秤的研究和制造起步都比较晚。经过30多年的不断改进与完善，电子皮带秤新的种类、新的结构层出不穷，特别是微电子技术的发展，为皮带秤称重技术注入了活力，使电子称重向动态称重发展；计量方法从模拟测量向数字测量发展；测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。但就总体而言，我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺设备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。随着我国带式运输机动态测量的发展，在冶金、交通方面已经变得举足轻重，下面由自动在线测量、动态测量、模型化测量、数字化测量等四个方面的成果分别介绍动态称重技术的现状：1.自动在线测量在生产过程中需要快速而简单地在线采集和校验统计数据，传统的抽查方式已不再适用，有逐渐被在线检测取而代之的趋势。七十年代末计算机引入称重计量仪表，给称重技术的发展注入了活力。当前，用于在线测量的自动秤主要是为了进行重量控制、统计分析与处理。称重计量仪表与计算机相联后可以编制出使用者想要的书面报告，例如实时计数的直方图、重量的累积值、运行的平均值、相关的参数报告、统计报告等。因此，使用者可以在远离测量和生产设备的质量控制室里，通过遥控面板来改变参数和实时测量监控。用于重量在线测量的自动秤主要由以下五种：重力式装料自动秤、检重自动秤、连续累计自动秤、非连续累计自动秤、自动轨道衡。重力式装料自动秤是通过自动称量程序，把物料分成预定的、重量恒定的散状物品（载荷）装入容器的自动秤，通常包括选择组合秤、多斗组合秤及减量装料秤三种。它们主要由一个或多个自动给料器或者与一个或多个称量单元相关的装置，以及适当的控制装置与卸料装置组成。检重自动秤是对预包装的分离载荷进行称量或对非包装物的载荷进行分类的自动秤，国外直接成为抓料自动秤。其中X(z)级秤用于按照OIML第87号国际建议对包装品净含量的称量；Y（y）级秤用于按照重量对物品进行分类（例如检验秤、分选秤），也可以用于按重量对物品进行分类，也可以用于按重量对蛋哥物品进行计价打上标签。连续累计自动秤是安装在皮带输送机的适当位置上，对散状物料进行连续、累计称量的自动秤，简称皮带秤。非连续累计自动秤是把一批散料分成若干份分离的、不连续的载荷，按预定程序依次称量没一份载荷后分别进行累计，以求得该批物料总量的自动秤，简称累计料斗秤。自动轨道衡是在铁路线上称量运行中货车重量的一种自动秤。其称量台面有足够的工作长度，以保证列车通过台面时有足够的时间进行有效地采样。按其计量方式可分为轴计量、转向架计量以及整车计量三种。2.动态测量在带送物料流计量的研究中，动态计量是未来的发展趋势。与静态计量比，动态计量的主要优点是可以不让物料流停止或者中断就能对物料进行连续自动计量，这种计量方法效率非常高。为了进行快速、连续、准确的测量，求得被测量的稳态示值，就要求对称重测力传感器、信号调理、处理、显示、记录及由此而组成的动态称重测力系统进行正确的描述和分析，还要求削减动态测量的不确定度、提高动态响应速度、解除多分量间的耦合，进行动态补偿。比如对动态吊秤，有人提出为削弱纵向摆动所致的低频干扰，可进行桥式动态补偿和阀值动态补偿；为削弱横向摆动所致的低频干扰，可进行三点式补偿等。又如为提高测力传感器的动态品质，可先按主分量通道的特性要求设计动态补偿器，再按多分量解耦要求设计解耦环节，以便既能快速跟踪输入信号，提高动态响应速度，又能去除耦合信号，提高测量准确度。目前常用的散状固体物料计量检测方法有三种；一是利用重力原理的重力式皮带秤和溜槽秤进行计量；二是利用碰撞原理的冲板秤进行计量；三是利用辐射吸收法的核子皮带秤进行计量。重力式电子皮带秤的连续测量首先得到计量段的物料重力和相应的输送带速度（或位移），然后把二者相乘后进行积分或累加得出物料流的累计重量。重力式皮带秤计量与其他动态计量方法相比有较高的精度。其计量精度不受物料的密度、粒度和载荷分布不均匀等因素的影响，因此，适用于大多数情况下带送物料流的动态计量，也是现今使用范围最广的一种电子皮带秤。冲板秤的工作原理是物料从一定高度自由落下，冲击斜置的检测板，检测板的受力与物料的瞬时重量流量秤一定的比例关系，通过测取此力可确定物料的流量，积分或累加的物料累计重量。冲板秤的计量精度受物料粒度、湿度以及物料与检测板的碰撞特性等因素的影响较大。核子皮带秤出现在上个世纪七十年代，其原理是通过检测γ射线在穿透物料时被吸收的量来测定物料流在被检查截面的质量，再乘以相应的输送带速度后进行积分或累加运算得到物料流的累计质量。核子皮带秤的计量精度受物料的成分、粒度和环境湿度等因素的影响较大。不论是哪种类型的皮带秤，稳定性和环境适应能力都是最重要的，特别是在现今模块化、功能化的时代。如果称重系统的稳定性和适应环境的能力不强，就很难保证其工作过程中的可靠性，甚至使系统不能正常工作。综上所述，由于重力式电子皮带秤受到自身和外界因素影响最小，因此在实际生产中应用最为广泛。3.模型化测量称重测力仪器作为一种常用的计量测试设备，可以认为近百年来经历了4个阶段：首先是半个多世纪的机械式的模拟一起时代，接着是机电式的电气仪器和电子仪器时代，然后与七十年代末跨入近期的数字式仪器和微机化仪器时代，随之而来的便是九十年代开始进入模型化测量仪器的新时代。这是因为人们不仅要求得到测量结果，还要求对测量结果进行综合评价，即对被测的重量和力值进行状态估计，诊断或趋势分析。人们实际面对的常常是需要实时测量的、多变量的动态过程或系统。所以，仅仅采用传统的测量方法及数值化处理手段是不够的，而需要借助于模型建立和参数估计，以实现智能化测量。事实上，利用数学模型或模型化测量的称重测力方法是很有前途的。它把测量视为一个过程，把计量仪器视为一个系统。根据事先掌握的信息即先验知识，以及实验获得的数据即后验知识，利用系统辨识来建立计量仪器的数学模型，并通过相应的算法来处理数据和全面地描述仪器，从而对其性能进行状态估计，或通过软件来改善计量仪器的硬件环境。4.数字化测量为了适应动态测量的需要，在动态称重测力系统中，作为系统输入端的传感器至关重要。特别是在需要智能化的场合，传感器的直接或间接数字化已必不可少，此时测量不确定度和测量速度往往是一对矛盾，两者很难兼得，而须根据实际情况作折中选择。在称重测力领域，我国目前大量生产和应用的都是传统的模拟式传感器。而模拟信号的输出较小，人们也一直在为改善模拟式称重测力传感器性能所需的各种补偿而耗时耗力，数字补偿技术则为此提供了新的解决途径。在使用多个传感器并联的容器称重系统、平合称重系统或秤桥中，利用数字系统可实现自动校准，不必一次次的反复调整，即诊断程序会连续地检查各传感器信号是否中断、输出是否明显超出范围等。若有问题，在仪表或控制器面板上会自动显示或报警，用户利用面板伤的键即可寻找各个传感器，独立地确定问题原因并进行故障排除。这种直觉诊断和故障排除能力，对用户显然是一种重要优点，而在模拟传感器系统中则是很难以低成本实现的。综上所述，每一种测量方式都有各自的优点和缺点，要根据现场实际的情况、计量精度、成本核算等因素进行综合考虑。而近年来随着微电子技术和网络技术的迅猛发展，我国称重技术方法的主要发展趋势为：小型化、模块化、数字化、网络化和智能化。即不断的加强基础研究并扩大应用，扩展新技术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控制、信息处理等问题。三、总结目前，由于输送带动态称重系统的应用现场影响因素较多，一些输送带在线称重系统在现场运行中总是达不到生产厂家所保证的准确度，甚至有些现场的输送带称重系统已无法使用，给用户造成了不应有的损失。而在动态称重的理论研究上，精度与快速性这一矛盾尚未很好的解决，因此探索新的方法，解决这对矛盾，在学术上具有一定的价值，在应用上也具有很好的前景。