本文僅對(duì)桃山防爆臺(tái)稱(chēng)(遜克行車(chē)秤(洋浦防爆磅稱(chēng))保亭防爆吊秤)瓊中防爆地磅(愛(ài)輝隔爆衡器(電白防爆稱(chēng)重模塊)新林隔爆吊秤)漠河隔爆磅稱(chēng)電子線路的若干影響因素進(jìn)行一些粗略的探討。

一、稱(chēng)重信號(hào)測(cè)量
就稱(chēng)重技術(shù)來(lái)說(shuō)，如果從數(shù)據(jù)采集（DAQ，Data Acquisition）的角度進(jìn)行分析，可能會(huì)收到較好的效果。限于篇幅，下面僅就稱(chēng)重儀表有關(guān)的信號(hào)調(diào)理和采集處理做些討論。
1、甄別信號(hào)特征進(jìn)行信號(hào)調(diào)理
防爆電子秤的結(jié)構(gòu)確定以后，稱(chēng)重儀表在體現(xiàn)防爆電子秤質(zhì)量與功能上發(fā)揮關(guān)鍵作用。在稱(chēng)重儀表中需要處理模擬與數(shù)字兩種的信號(hào)，并運(yùn)用這兩種的信號(hào)完成預(yù)期的工作。模擬信號(hào)是對(duì)比于時(shí)間的值，而數(shù)字信號(hào)不能以時(shí)間為基準(zhǔn)賦與任何數(shù)值，這是兩種截然不同的信號(hào)，認(rèn)識(shí)兩種信號(hào)的特征并甄別調(diào)理是解決稱(chēng)重技術(shù)的基礎(chǔ)。
模擬信號(hào)的主要特性是幅值（強(qiáng)度）、形狀及頻率。測(cè)量信號(hào)的強(qiáng)度時(shí)，系統(tǒng)的準(zhǔn)確度非常重要。和信號(hào)的形狀或強(qiáng)度不同的是，頻率信號(hào)不能直接進(jìn)行測(cè)量，必須使用傅利葉變形的軟件進(jìn)行分析。當(dāng)頻率是重要的信息時(shí)，就必須同時(shí)考慮準(zhǔn)確度和采集速度，確保獲此速度的條件稱(chēng)為奈奎斯特取樣定理（Nyquist Sampling Theorem），得出了采樣頻率至少兩倍于輸入信號(hào)頻率。數(shù)字信號(hào)的主要特性是狀態(tài)和速率。狀態(tài)只有高及低兩個(gè)可能值，通常要符合 TTL（Transistor to Transistor Logic）規(guī)格，當(dāng)強(qiáng)度落在 0 至 0.8 伏特之間時(shí)，數(shù)字信號(hào)視為低；在 2 至 5 伏特之間則視為高。數(shù)字信號(hào)的速率是測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)某種特征信號(hào)出現(xiàn)的次數(shù)。數(shù)字信號(hào)的處理不需要復(fù)雜的軟件算法來(lái)確定。借助于數(shù)據(jù)分析儀器，針對(duì)信號(hào)特征，通過(guò)仿真測(cè)試正確選擇出電路的設(shè)計(jì)參數(shù)，是稱(chēng)重儀表成功的步。
2、程度降低噪聲的影響
有時(shí)盡管噪聲信號(hào)并不大，但當(dāng)在稱(chēng)重分度數(shù)小于 200 時(shí)稱(chēng)重模塊的輸出電壓很低，這時(shí)除稱(chēng)重儀表本身的噪聲、漂移會(huì)影響測(cè)量質(zhì)量外，小信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中更容易被疊加的偏移電壓和噪聲歪曲，比如引起稱(chēng)重儀表末位數(shù)字跳動(dòng)，甚或稱(chēng)重信號(hào)被噪聲湮滅，造成粗大測(cè)量誤差。這些誤差很大程度上是由白噪聲（覆蓋所有頻率的隨機(jī)噪聲）和 1/f 噪聲組成；熱電壓通常具有 1/f 特性，這意味著在信號(hào)上產(chǎn)生偏移量，而所做的測(cè)量越多，產(chǎn)生的漂移就會(huì)越大。降低噪聲干擾，是高靈敏度稱(chēng)重儀表所必須考慮的問(wèn)題。
通過(guò)采取技術(shù)手段如適當(dāng)濾波可以減小白噪聲；但濾波對(duì) 1/f 噪聲沒(méi)有明顯著作用，而 1/f 噪聲恰恰確定了測(cè)量噪聲的基底，利用斬波技術(shù)對(duì)付超低頻噪聲會(huì)有效果。模數(shù)轉(zhuǎn)換中使用 CHOP 模式去除 ADC 的偏移誤差；ADC 的參考源可以由稱(chēng)重模塊電橋的激勵(lì)源提供，采取比例測(cè)量方法抵消激勵(lì)源中的噪聲也是行之有效的措施。搞技術(shù)的人更容易體會(huì)“細(xì)節(jié)決定成敗”的含義，制造與使用中，看似技術(shù)含量不高的諸如電路中的機(jī)械應(yīng)力、熱梯度、熱電偶結(jié)點(diǎn)效應(yīng)、熱隔離、溫度控制和觸點(diǎn)不潔等細(xì)微因素所產(chǎn)生的漂移切勿忽略。其它如信號(hào)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源、縮短信號(hào)源與模擬放大器的間距、加強(qiáng)電磁屏蔽等抗干擾效果，有時(shí)還是靠實(shí)踐得出?，F(xiàn)在的數(shù)字稱(chēng)重模塊將模擬、數(shù)字和控制運(yùn)算結(jié)合為一體，同時(shí)又高度集成了多種抗擾措施，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集功能，并且以盡可能短的模擬信號(hào)傳輸距離換來(lái)了超長(zhǎng)的數(shù)字信號(hào)傳輸距離，堪稱(chēng)是有效降低噪聲和漂移電壓干擾的*思想。
3、優(yōu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換參數(shù)
前面提及的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，高分辨率和高速度一直是矛與盾的問(wèn)題。24 位的 ADC 放在 25 年之前是不敢想象的，今天我們除崇拜這一成果外，還應(yīng)在實(shí)踐中繼續(xù)研究。
首先，一個(gè)傳統(tǒng) ADC 頻域傳輸特性中，輸入一個(gè)正弦信號(hào)，按照 Nyquist 定理，以?xún)杀队谳斎胄盘?hào)的頻率 Fs 采樣。根據(jù)快速傅里葉變換（FFT）分析可得一個(gè)基頻和一系列頻率分布于 DC 到 Fs/2 之間的隨機(jī)噪聲，這就是所謂的量化噪聲，主要是由于 ADC 的有限分辨率而造成的。我們所必須的信號(hào)噪聲比（SNR），就是基頻信號(hào)的功率與所有頻率的噪聲的功率之和（RMS）的比值。對(duì)于一個(gè) N 位 ADC，SNR 可由公式：SNR=6.02N+1.76dB 得到。在傳統(tǒng) ADC 中，改善SNR 的辦法是增加位數(shù)。
二、硬件、軟件的無(wú)縫集成已成稱(chēng)重儀表發(fā)展趨勢(shì) 
1、樹(shù)立軟件優(yōu)先的概念 
隨著防爆電子秤功能的日益強(qiáng)大和微型化，硬件和軟件不再是截然分開(kāi)的兩個(gè)概念，而是親密結(jié)合、相輔相成。以軟件為核心的模塊化系統(tǒng)日臻完善，讓軟件發(fā)揮甚至替代硬件功能具有不可抵擋的優(yōu)勢(shì)。比如在設(shè)計(jì)時(shí)以軟件實(shí)現(xiàn)全量程范圍內(nèi)的多點(diǎn)校驗(yàn)修正，除變動(dòng)誤差外，其余誤差依照標(biāo)準(zhǔn)修正為零，測(cè)量達(dá)到理想的準(zhǔn)確度；加入信號(hào)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，能清除變動(dòng)信號(hào)和粗大干擾信號(hào)等
非正常信號(hào)的影響，又不存在硬件固有的延時(shí)效應(yīng)，提高動(dòng)態(tài)測(cè)量性能；發(fā)揮軟件的校驗(yàn)修正能力，既能能減少硬件成本，更可提高準(zhǔn)確度的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
現(xiàn)在出現(xiàn)了軟硬件協(xié)同（codesign）設(shè)計(jì)方法——使用統(tǒng)一的方法和工具對(duì)軟件和硬件進(jìn)行描述、綜合和驗(yàn)證，可以避免軟件、硬件體系獨(dú)立設(shè)計(jì)帶來(lái)的各自為政的弊病。設(shè)計(jì)中，軟件是滿足系統(tǒng)需求的首要選擇，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者采用了軟件優(yōu)先的設(shè)計(jì)理念，也是一場(chǎng)設(shè)計(jì)理念的革命。流行的“軟件定義儀器”的思想，應(yīng)當(dāng)引起我們重視并值得借鑒，尤其對(duì)于新稱(chēng)重儀表開(kāi)發(fā)甚有裨益。
防爆電子秤界的問(wèn)題是軟件在稱(chēng)重技術(shù)中的認(rèn)識(shí)尚待提高，應(yīng)用軟件、組態(tài)軟件的開(kāi)發(fā)尚待加強(qiáng)。現(xiàn)在我們要做的工作是在系統(tǒng)中盡可能多的嵌合的軟件能模塊，盡可能多的實(shí)現(xiàn)以軟代硬，以取得防爆電子秤功能更大的擴(kuò)展性和智能化的升級(jí)。
2、為數(shù)據(jù)采集硬件與 PC 總線的選擇說(shuō)幾句話 
（1）基于 PC 的稱(chēng)重技術(shù)
信息社會(huì)對(duì)防爆電子秤的性能要求越來(lái)越高、功能要求越來(lái)越多，這樣任務(wù)幸虧有了計(jì)算機(jī)才得以完成?，F(xiàn)在的稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)無(wú)不是包括收集稱(chēng)重模塊的模擬信號(hào)以及放大、數(shù)字化，連接到 PC 以便分析、管理、儲(chǔ)存及通訊，形成了基于 PC 的稱(chēng)重技術(shù)，更容易定制個(gè)性化的稱(chēng)重系統(tǒng)。
特別是 PC 進(jìn)入多核處理器時(shí)代，為防爆電子秤應(yīng)用帶來(lái)的巨大的性能和吞吐量的提升，我們進(jìn)入了基于 PC 的稱(chēng)重技術(shù)的時(shí)代，把計(jì)算機(jī)變成了靈活、高性能的稱(chēng)重和控制系統(tǒng)。
（2）為用戶利益，選擇通行的總線標(biāo)準(zhǔn)
由于目前基于不同 PC 技術(shù)構(gòu)建的硬件平臺(tái)有很大靈活性，同時(shí)林林總總的總線也有如雨后春筍*涌現(xiàn)，于是各廠家的制式差異懸殊。但用戶不可能只買(mǎi)一家的產(chǎn)品，其總線標(biāo)準(zhǔn)的五花八門(mén)，令用戶很是煩惱。事實(shí)上用戶的大利益是不管哪家產(chǎn)品，使用方便才好。由此出發(fā)，生產(chǎn)廠家還是盡可能集中選用主流總線，以提高設(shè)備的通用性為高。當(dāng)然選擇總線，首先考慮的是傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量、是否有單點(diǎn) I/O 需求、多臺(tái)設(shè)備是否要求同步、有無(wú)便攜要求和測(cè)量結(jié)果與計(jì)算機(jī)的距離等基本要素。當(dāng)滿足上述基本要素后，就應(yīng)考慮選擇常用總線，范圍縮小，以便于各廠家設(shè)備的駁接，減少用戶的茫然。外設(shè)部件互連總線 PCI、可擴(kuò)展至 x16 數(shù)據(jù)通路的 PCI Express、面向儀器系統(tǒng)的 PXI、擴(kuò)展的 PXI Express、局域主干的以太網(wǎng)、具有 IEEE 802.11x（x 為版本號(hào)，如 g、i 等）標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線技術(shù)和成本低廉而方便的通用串行總線 USB 等都是通行的總線，能從不同的角度滿足廠家的選擇。
三、符合無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的防爆電子秤將有更廣闊的使用空間 
大規(guī)模 DCS 系統(tǒng)中需布置很長(zhǎng)的電纜或光纜，不僅成本高昂，而且長(zhǎng)距離的電纜還容易引入噪聲。如果使用便攜式計(jì)算平臺(tái)將采集系統(tǒng)移至更接近信號(hào)源的地方，去除計(jì)算機(jī)與測(cè)量硬件之間的長(zhǎng)線線連接，改用無(wú)線技術(shù)結(jié)合主干線以太網(wǎng)，可以更方便、靈活地進(jìn)行分布式測(cè)量并將數(shù)據(jù)回傳至上位中央監(jiān)控平臺(tái)。
實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想的關(guān)鍵，是為遠(yuǎn)端的稱(chēng)重模塊及其他參數(shù)采集裝置集成無(wú)線通訊功能，借鑒WSN（wireless sensor network）技術(shù)，構(gòu)建無(wú)線稱(chēng)重模塊網(wǎng)絡(luò)。我們可以設(shè)想，如果在惡劣的、或危險(xiǎn)的、或移動(dòng)的的復(fù)雜環(huán)境中，不便在傳感器和稱(chēng)重儀表間連接纜線，這時(shí)只要給數(shù)字稱(chēng)重模塊配置了無(wú)線輸出的能力，將不僅在傳輸距離、傳輸質(zhì)量、傳輸場(chǎng)地等方面，而且在稱(chēng)重系統(tǒng)的巡檢、診斷與定位等方面，都將帶來(lái)頗具競(jìng)爭(zhēng)力的飛躍。