一、前言
電子皮帶秤是皮帶輸送機輸送固體散狀物料過程中對物料進行連續自動稱重的一種計量設備，它可以在不中斷物料流的情況下測量出皮帶輸送機上通過物料的瞬時流量和累積流量。

1908年，美國一個年輕人赫爾伯特·梅里克（Herbert·Merrick）發明了一種皮帶輸送機使用的稱重設備，據稱那是世界上*臺根據皮帶速度和重量用機械方法進行計算的動態稱重設備，這一發明*改變了原有測量固體物料流量的方法。這種根據重力測量固體物料流量的設備后來被稱為梅里克型機械式皮帶秤。赫爾伯特·梅里克用這項發明成立了梅里克（Merrick）公司，開始生產皮帶秤。我們在德國申克（SCHENCK）公司的歷史回顧資料中，曾看到“1902年，皮帶秤"這一段產品編年史，表明該公司1902年就有皮帶秤產品，但未看到更詳細的敘述。

國外從上世紀五十年代開始使用電子皮帶秤"，國內則從1965年開始研制生產電子皮帶秤。時至今日，雖然核子皮帶秤、固體質量流量計、沖量式流量計、失重式秤、轉子秤等多種固體物料連續計量設備也有一定規模的應用，但他們仍無法與電子皮帶秤抗衡，也無法撼動電子皮帶秤作為固體物料連續自動稱重主流計量設備的地位。

本文將從以下幾個方面介紹電子皮帶秤的發展現狀：傳感器、秤架、二次儀表、安裝、檢定和試驗。

二、傳感器
電子皮帶秤的傳感器包括測量秤架上物料瞬時重量的稱重傳感器、測量皮帶行程的位移傳感器（又稱測量皮帶速度的測速傳感器）、測量皮帶傾角的傾角傳感器及測量皮帶相對位置的位置傳感器等等。當皮帶輸送機傾角固定不變時，稱重傳感器及位移傳感器兩個信號的乘積就是物料的瞬時流量；當皮帶輸送機傾角可能改變時，稱重傳感器及位移傳感器兩個信號乘積所得的物料的瞬時流量要用傾角傳感器的信號進行修正；位置傳感器是用來確定皮帶相對位置。

稱重傳感器的結構形式有電阻應變式、壓磁式、差動變壓器式、電容式、壓電式、振弦式等等。電阻應變式稱重傳感器因制作簡單、工藝成熟、度高（zui高度目前可做到非線性、重復性、滯后指標優于0.01%），一直占據90%以上的稱重傳感器*，國內市場幾乎是電阻應變式稱重傳感器的一統天下。

測速傳感器的結構形式有磁阻脈沖式、光電脈沖式、霍爾效應式、磁敏式等多種形式，測量度較高的可達到0.05%，分辨率可達到0.0001m/s。
公式計算表明：當皮帶輸送機水平安裝時，秤架上安裝的稱重傳感器所受的力與皮帶輸送機以傾角α安裝時相比相差cosα值。

例如，α = 15°時，cosα = 0.966，兩者相差3.4%，這樣大的差值對于皮帶秤來說是不允許的。所以當皮帶輸送機傾角α改變時，皮帶秤需要重新進行檢定和試驗。在某些應用里，皮帶輸送機的傾角是不固定的，比如原料場中使用的移動式皮帶輸送機，它可能隨料堆的高度而變換角度，在這種情況下，隨時重新進行檢定和試驗幾乎是不現實的，所以必須在皮帶秤的稱重系統中增加傾角傳感器以測量皮帶輸送機的傾角α，然后在二次儀表中計算出cosα值，zui后用cosα值對稱重傳感器輸出值進行補償。

據System Equipment 公司介紹，該公司的傾角傳感器的補償范圍是0°～30°，補償的效果是可以將補償前造成的誤差減少到1/50，典型的數值是可將因皮帶輸送機傾角變化所造成的誤差減少到0.15%。

傾角傳感器類型有磁阻力型、重力加速度型等等。

位置傳感器用來確定運行中皮帶在縱向（沿長度方向）和橫向（沿寬度方向）的相對位置，多采用磁敏傳感器或接近開關。

磁敏傳感器是對磁性敏感的傳感器，在電子皮帶秤的應用中可將小磁鐵嵌入皮帶表面，磁敏傳感器則固定裝在距離皮帶上表面約10mm的相應位置上，小磁鐵和磁敏傳感器一起組成皮帶位置傳感器。當嵌有小磁鐵的皮帶運行到磁敏傳感器下方時，磁敏傳感器發出脈沖信號。

德國申克公司在配料皮帶秤上的環形無縫皮帶內嵌入三角形金屬感應裝置2，通過感應頭1可以自動監測皮帶的跑偏和打滑（見圖1）。

1. 感應頭；2. 皮帶內嵌金屬感應裝置；3. 允許跑偏范圍

位置傳感器的功能有：確定皮帶整數圈、值調零、皮帶打滑檢測報警、皮帶跑偏檢測和調節。

電子皮帶秤傳統的稱重傳感器、位移傳感器在不斷提高性能，以振弦式為代表的新型數字稱重傳感器也嶄露頭角；而類似傾角傳感器、位置傳感器這樣一些適應皮帶秤新功能的傳感器也將得到更多的應用。

三、秤架
秤架的結構形式有單杠桿式、雙杠桿式、懸臂式、懸浮式等多種結構形式。

筆者曾采用響應特性曲線分析方法對多種秤架結構進行分析比較，結論是多托輥秤架優于各種單托輥秤架，懸浮式秤架特性優于其它各種結構形式的秤架。比如美國拉姆齊（RAMSEY）公司同有4組稱量托輥的秤架中，17型雙杠桿式度指標為0.25%，而14型懸浮式度指標為0.125%。對多種秤架的重量進行比較后的結論是：同樣托輥組數的多托輥組合懸浮式秤架要比雙杠桿式秤架輕40%，比多托輥整體懸浮式秤架輕30%。

懸浮式秤架包括直接承重式秤架、多托輥組合懸浮式秤架和多托輥整體懸浮式秤架。直接承重式秤架近年來得到較多的應用。美國輸送稱重（Convey Weigh）公司的CW-1i型直接承重式秤架采用了非常簡單的結構，通過U形卡2將稱重托輥1固定在固定架上，秤架的橫梁與固定架之間采用2個懸臂梁式稱重傳感器3連接（見圖2）。

該公司還可提供2、3、4個CW-1i型單托輥直接承重式秤架構成的組合懸浮式秤架（見圖3），該圖可以看到不論稱重托輥組數是多少，位移傳感器都只有一個。

電子皮帶秤秤架的發展趨勢可以歸納為以下幾點：單杠桿式秤架因抗干擾能力差，度低，使用越來越少；懸臂式秤架僅局限于部分稱重給料機使用，使用量很少；雙杠桿式秤架雖然使用還多，但似乎已經風光不再；直接承重式單托輥秤架已經大量應用在計量度要求不高的場合，其優點也為廣大用戶逐漸接受；懸浮式秤架結構簡單、安裝方便、度zui高、穩定性，成為電子皮帶秤秤架發展的熱點，而由直接承重式單托輥秤架構成的多托輥組合懸浮式秤架似乎成為熱點中的亮點。

四、二次儀表
二次儀表的發展趨勢可以歸納如下：

1．功能增多。

從上世紀八十年代起，微機數字式皮帶秤就開始取代常規模擬皮帶秤二次儀表了。其特點除了計算度遠遠高于常規模擬皮帶秤二次儀表外，功能豐富也是其主要特點。

2．面板簡化。

新一代的微機皮帶秤在外形尺寸減少的同時，顯示面板的尺寸增大，而操作鍵數量已減至zui少。

3．顯示內容豐富。

顯示功能由模擬指針顯示向數字顯示方向發展，由單功能顯示器向1至3個多功能顯示器方向發展，由文本顯示器向圖形顯示器方向發展，由單色顯示器向彩色顯示器方向發展，由按鍵操作向觸摸屏操作方向發展。

美國梅里克公司的MC3二次儀表據稱是世界上*臺帶觸摸屏顯示器的皮帶秤用二次儀表，它提供了用戶友好界面、圖形化LCD顯示器及觸摸屏操作方式。顯示部分實際面積為120mm×64mm，單色，240×180點陣。可顯示簡單的模擬圖畫面，還可作趨勢圖顯示（即參數記錄曲線圖）、參數及時間數字顯示等等。

日本尤尼帕斯（UNIPULSE）公司推出F805-BC皮帶秤用全彩觸摸屏累計器，除了顯示瞬時流量、累計流量、皮帶速度，還可以顯示當前參數的趨勢曲線、運行狀況、過程信息、報警信息等等（見圖4）。圖中主畫面以數字方式顯示4個參數（其中2個還以棒狀圖方式顯示）；信息畫面顯示稱重狀態和每個故障的簡單信息；棒狀圖畫面以棒狀圖方式顯示5個主要的運行參數（皮帶速度、重量密度、瞬時流量、負荷率、給料速率）。

a. 主畫面 b. 信息畫面 c.棒狀圖畫面

4．通訊總線化。

通訊功能強化也是智能化儀表的重要標志，通過RS232、RS485、MODBUS 等方式進行多臺

皮帶秤聯網、集中監控或與上位計算機系統通訊是大多數微機皮帶秤已具有的功能，而采用IEC61158中規定的現場總線則是微機皮帶秤的發展趨勢。如可帶Modbus、Profibus-DP、DeviceNET、INTERBUS等現場總線，這樣很容易與PLC、DCS系統通訊。

5．PLC+HMI構成二次儀表。
為了使皮帶秤的二次儀表更快的跟上世界儀器儀表的發展步伐，國內一些皮帶秤生產廠干脆放棄自己研制二次儀表的做法，而采用“短平快"方式以通用儀表構成皮帶秤的二次儀表。國外很多廠家的產品，如瑞士哈斯勒公司、德國Hauni公司也早就這樣做了。

五、安裝
電子皮帶秤的實際使用度除了與電子皮帶秤本身的質量有關外，還取決于皮帶秤安裝位置的選定、皮帶輸送機的狀況和安裝質量。電子皮帶秤質量再好，皮帶秤安裝位置選定錯誤或不恰當、皮帶輸送機的狀況很差和安裝質量低劣，這臺電子皮帶秤的實際使用度仍然很低。

安裝位置的選定包括兩個問題：一是在輸送同一物料的幾條皮帶輸送機中選擇哪一條安裝電子皮帶秤，二是在選定的某條皮帶輸送機上安裝在什么位置。

選擇哪一條皮帶輸送機安裝電子皮帶秤需考慮以下幾點：不同皮帶輸送機的給料均勻性、皮帶速度、皮帶輸送機的長度、皮帶輸送機斷面形狀、皮帶輸送機的傾角、托輥的槽形角、直線段長度、皮帶拉緊裝置、下料點、卸料設備、秤架支承等等。

選擇秤架安裝在皮帶輸送機上位置需考慮以下幾點：皮帶張力值小及皮帶張力變化值小的地方、物料在進入稱量長度之前應該在皮帶上穩定下來不應該發生下滑現象、在皮帶輸送機的直線段部分、遠離卸料犁、離卸料點一定距離。

安裝過程中的調整zui重要的是準直性校準和托輥間距校準，準直性校準要求是： 秤架上的稱重托輥與其相鄰的托輥相比不存在高差，并要求與其相鄰的2組～3組托輥等高；要求稱量影響區域托輥的高度高于稱量影響區域之外的托輥，這個高度可以選為3～5mm；準直性校準允許誤差對高度的皮帶秤來說，可要求0.5mm，通常可要求1mm；在調整過程中，應使稱重托輥處的誤差值稍偏正，即比相鄰托輥稍高一點（如0.5mm）。托輥間距校準的要求是：秤架上的稱量托輥及與之相鄰的前后各2～3組托輥間距相等。

越來越多的廠家重視電子皮帶秤的安裝工作，用戶也更多的了解電子皮帶秤安裝的技術要求。

六、檢定和試驗
電子皮帶秤作為一種動態連續計量儀表來說，其使用的度除了與產品質量、安裝位置和安裝質量有關外，還與周期性的檢定和試驗制度密切相關。檢定和試驗方式合理及檢定和試驗周期較短的檢定和試驗制度，有利于提高電子皮帶秤的使用的度。

在的國家計量檢定規程JJG195-2002中，除了物料試驗外，作為運行檢驗裝置可以采用砝碼、掛碼、標準電信號模擬單位長度恒定載荷的效果，可以采用模擬載荷裝置（循環鏈碼、鏈碼、小車碼）模擬物料通過皮帶秤的效果。

循環鏈碼是將具有一定長度、一定重量的鏈塊連接成一個封閉的矩形圈，矩形圈上方的鏈塊仍由滾筒支撐。檢定和試驗時，通過電動機將矩形圈下方的鏈塊放到皮帶秤的稱量段上，由于鏈塊下方是平面型的，當皮帶運行時，皮帶的摩擦力帶動鏈塊同步運行，鏈圈也隨之轉動，循環鏈碼的總重量乘以循環鏈碼轉動的圈數即為檢定和試驗總重量，當檢定和試驗工作完成后，由電動機將鏈碼提升，使之離開皮帶。

1．支架；2. 碼塊鏈條；3. 皮帶秤的秤架；4. 稱重傳感器；5. 升降系統；6. 皮帶；7. 地面；8. 檢驗累計器；9. 位移傳感器；10. 電控箱

銅陵市三愛思電子公司、浙江紀銘公司等近年來一直致力于新型檢定和試驗方法的摸索和研制，其中空料段鏈碼試驗、物料砝碼疊加試驗均已經取得階段成果。

空料段鏈碼試驗系統由鏈碼、鏈碼收放裝置、具有試驗軟硬件功能的皮帶秤二次儀表、PLC可編程序控制器、自動建立一段空皮帶的傳感器及清掃裝置等組成。在皮帶輸送機正常輸送物料的過程中，當PLC系統探測到皮帶上的固定觸發點時發出指令，皮帶輸送機的給料電機停止，當輸送皮帶運行“L"距離時，PLC重新啟動給料電機, 在給料電機停止及重新啟動的同時，PLC控制鏈碼收放裝置將鏈碼準確地平放在L段上。當整條鏈碼通過稱量長度后，PLC又控制鏈碼收放裝置將鏈碼收取上來，在這個過程中，皮帶秤二次儀表取其中一段進行稱重采樣，采樣結果儲存并自動的與鏈碼的標準重量進行比較。 也就是說，通過PLC的控制使長度為“L"段上的皮帶為空料，而長度比“L"段稍短的鏈碼由鏈碼收放裝置控制施加在皮帶秤上，即標準載荷是在布滿物料的輸送皮帶機的特定空料段上替代該空料段上的物料進行試驗，從而達到相當于物料試驗的目的。

據正在研制該系統的銅陵市三愛思電子有限公司介紹，試驗時，鏈碼的長度為12m，單位長度重量為100kg/m，而“L"段長度為13m。

物料砝碼疊加試驗法是在一臺皮帶機上安裝2臺性能相同的皮帶秤，兩臺皮帶秤相距2～3組

托輥的距離，并事先將2臺秤的誤差值和誤差方向調整在基本相同的范圍內，試驗時正常輸送物料，并在檢定皮帶秤的秤架上加標準載荷（棒狀砝碼或循環鏈碼），此時被檢二次儀表和檢定二次儀表同步累計并獲得皮帶運行整數圈時累計量的差值G；按有關公式計算出調整系數K，該系數為檢驗皮帶秤的調整系數，由于２臺皮帶秤此時的誤差相同，因此該系數也等于待檢皮帶秤的調整系數。

其它方式的模擬載荷試驗都是在空皮帶的狀況下進行，只能模擬皮帶輸送機整個輸送面上某一段物料輸送狀態，產生不了實際生產過程中皮帶輸送機整個輸送面上布滿物料時那么大的皮帶張力，因此模擬試驗、模擬載荷試驗，甚至是模擬實際物料運行程度zui高的循環鏈碼試驗，與物料輸送狀態仍存在一些差別。

但空料段鏈碼試驗、物料砝碼疊加試驗兩種方法是在不改變皮帶機整個輸送面的物料輸送工況下自動地對皮帶秤進行動態檢驗，這是傳統的模擬載荷檢驗無法做到的檢驗模式，因而置信率高。