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过釆样方法在动态轴重式地磅中的应用

时间:2017-07-17 14:32   来源:http://www.jrscale.com   访问量:

为了提高动态轴重式地磅称重的精度,提出一种采用过采样的方式提高A/D转换有效位数方法。A/D 换的位数决定了信噪比,提高信噪比可以提高A/D转换的精度。在利用相同的A/D采样速率的条件下,采用过采 样技术可减小量化误差,并获得与高分辨率相应的信噪比,增加被测数据的有效位数,提高A/D的分辨率。对实验 结果的分析表明:通过过采样方法处理后的采样信号,可使动态轴重式地磅在保证其称量达精度时,提高称 重过车速度。

目前动态地磅从计量形式上可分为:轴计量、轴组计 量和整车计量3动态轴重式地磅属于轴计量形式,是 对行驶中的车辆称重的一种衡器。

而信号处理主要影响动态轴重式地磅的称量精度及 速度。目前,信号处理主要有2种:一是使用内部集成有低 或中分辨率A/D转换的器件,节省成本,但增加了繁琐的模 拟电路;二是使用高分辨率A/D转换器,可省去模拟电路 但对A/D转换性能要求高,而采样率不高。采用过采样方法 可以克服上述缺点,且利用二者的优点实现对信号的高精 度测量。

1.过采样技术及原理

A/D转换能引入很多种噪声,例如热噪声、杂色噪声、电 源电压变化、参考电压变化、由采样时钟抖动引起的相位噪 声以及由量化误差引起的量化噪声等。在参考电压及信号 线输入端上加旁路电容等技术可以减小噪声。但是,在A/D 转换过程中,总是存在量化噪声的,一个给定位数的数据转 换器的最大信噪比(Rsn)由量化噪声定义。在一定条件下过采 样会减小量化噪声和改善R ®,有效提高测量分辨率。

过采样是指对某个待测参数进行多次采样,得到一组样 本,然后对这些样本累计求和并对这些样本进行均值滤波、 减小噪声而得到一个采样结果。图1为过采样测量系统原 理图。

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2.应用原理

噪声功率与过采样率和分辨率的关系式

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经比较可以看出在不采用过采样的情况下,可以测量 的最小重量变化是0.104 6 kg而在采用过采样技术的情况 下,用同一个12A/D转换器可以测量的最小重量变化是 0.006 5 kg可见,测量分辨率得到提高。

3.应用结果及分析

上述方法经实验测试效果明显,实验用两轴载重货车 货车自重1 500 kg加载砝码14 368 kg在额定轴载荷为30 t 的动态轴重式汽车衡上进行测试。静态情况下称得汽车前轴 重量是5 193 kg后轴重量是14 175 kg测试车分别以快速、 慢速及变速等多种形式通过秤台,实验测得部分数据及处理 运算结果如表1所示。

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4.结论

采用过采样提高分辨率的方法已在动态轴重式地磅中得到应用。实测证明:用这种方法来提高测量分辨率可以 降低成本,简化外围电路硬件,提高系统的可靠性和精度 使该装置具有高的性价比,可以使称重精度提高1倍。另 外,该方法还可以用于其他领域的参数测量,具有实用和推 广价值。