2、任何不熟悉的秤，要了解的内容是：原理、结构、如何操作、优缺点、适用范围、称重传感器的应用：

本文作者结合多年工作实践及对国内外动态称重计量的广泛深入研究，就连续式搅拌设备计量的精度如何提高做出分析，得出方法。 

一． 连续式搅拌设备计量方法的现状

1． 1传统使用的连续式计量方法

　　在如建材、粮油、矿山等散状物料计量或在线控制配料时，有很多种方法。比较典型的有：皮带秤类、冲板流量计类、核子秤类、圆盘给料秤类。这些计量形式各有特点，但是局限性很大，受设备机械变化影响大，精度不高，安装调校烦琐，维护量大。

　　皮带秤工艺介绍，流程：

　　皮带秤将单位面积（称重段）上受到的负荷信号与变化速度（皮带转速）信号进行积分运算得出流量值，以此作为可控制的对象。

注： 通过控制拖拉式皮带转速，改变拖出的物料量，物料经给料溜槽的出料口整形后， 其厚度稳定均匀，无论皮带机转速大小，皮带上的负荷都是恒定的。 与其它给料方式相比， 该方式计量与控制精度效果较好。

注： 给料与称量功能分别在两条皮带上实现 

1． 2连续式计量方法在连续搅拌设备上使用现状

　　连续式搅拌设备包括：稳定土厂拌设备，水泥连续式搅拌设备，沥青连续式搅拌设备。就计量精度而言，目前，这些设备不能与间歇式相提并论。因此，连续式搅拌方法受不到广大用户的青睐，也是原因之一。科学分析可以说明，这两种计量方法决定的搅拌工艺都有其适用的场合，不能由于暂时的技术限制而影响连续式搅拌的应用。

　　目前，我国连续式搅拌设备均采用容积法或皮带秤/螺旋秤两类来计量，七十年代从欧洲引进开发连续搅拌工艺至今，一直如此，始终未有突破。事实上，这两种计量方法在欧洲使用能够作到高精度，例如德国申克（Schenck）的皮带配料秤，动态配料精度达到2%。而在中国却不行，原因在于受到我国机械制造及材料等基础工业的制约。目前我国用于公路行业的皮带秤计量精度一般只能达到5%左右，与容积计量相差无几，长期稳定性较差。

二． 连续称重的革命——差分减量（失重）秤

　　失重秤（英文Loss-in-weight）是九十年代开始应用于工业过程称重连续计量的。失重秤逐渐替代皮带秤、螺旋秤，甚至累加秤，作为一种全新的计量方法，逐渐应用到越来越多物料处理。

2． 1基本原理：

　　将秤量斗及给料机构作为整个秤体，通过仪表或上位机不停对秤体进行重量信号的采样，计算出重量在单位时间的变化比率作为瞬时流量，再通过各种软硬件的滤波技术处理，得出可以作为控制对象的“实际流量”。

　　这个流量的获取非常重要，是失重秤能否准确计量的基础。图中介绍的是一种经典的方法：

　　然后FC通过PID反馈算法，进行逼近目标流量的控制运算，输出调节信号去控制变频器等给料机控制器。

2. 2差分减量秤（失重秤）在实际中的应用：

　　从原理上可以看出它不受秤体与给料机构的机械变化影响，它只是计算重量差值（差重），与传统动态计量手段相比，其优点是不言而喻的。

　　对于控制对象为流量（t/h ,kg/min ），而且物料可输送性好，计量精度要求高时，采用失重法计量可以作为一种最佳方案。

2．2．2失重秤工艺流程：

2．2．3失重秤设计必须注意的事项，影响精度的因素：

　　失重秤兼有静态秤、动态秤特点，因此，在设计系统时，要求：

1． 正确的输送率范围，一般实际工作范围为额定输送量的60%~70%最佳。若采用交流调速，对应变频率为35-40Hz最佳。这样保证调节范围宽。还由于在输送率过低时，系统稳定性差。

2． 传感器量程选用适当，按公式

　　也就是说，传感器也用到其量程的60%~70%，信号变化范围宽，对提高精度极为有利。

3． 机械结构设计要确保物料流动性好，同时保证补料时间短，补料不应过于频繁，一般要求5-10分钟补一次料。

　　配套传动系统要保证运行平稳，线性好。

2．2．4应用前景：

　　随着电子控制技术的飞速发展，失重秤通过采用新的技术，在计量精度上由0.3%~0.5%。而提高到0.1%~0.2%，甚至到超过静态秤，这一新技术的核心即数字式称重传感器的应用。

2．2．4．1数字式称量传感器的应用：

　　为了适应动态测量的需要,在称重系统中作为系统输入端的传感器至关重要。特别在需要智能化的场合,传感器的直接或间接数安化已必不可少,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,而需根据实际情况作折衷选择。在称重领域,我国目前大量生产和应用的都是传统的模拟式传感器,模拟信号的输出较小。以生产量最大、采用电阻应变原理的称重传感器为例，一般最大输出为30-40mV。故其信号易受射频干扰，电缆传输距离也短，通常在10m以内。

　　在使用多个传感器并联的容器称重系统（料斗秤式配料秤）、平台称重系统或秤桥（汽车衡或轨道衡）中，利用数字系统可实现“自校准”。这是因为多通道的数字传感器系统，不存在阻抗匹配问题。用户输入各传感器的地址、秤量和灵敏度，即可自动进行秤的“四角”或“边角”平衡，不必一次次地反复调整信。而在模拟系统中多个传感器关联接线后，每个传感器的特性就不再是可辨别的了，校准时需在每一个传感器上施加砝码并利用接线盒中的分压器进行调整。由于调整时存在着交互作用，因而反复多次。在数字系统中，则允许分别复核作为单体的每一个传感器。因此，校准装有数字传感器系统的所有花费的时间，仅为模拟系统的1/4。

　　利用数字系统可以实现“自诊断”，即诊断程序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，用户利用面板上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忘以低成本实现的。

　　在称重领域中，典型模拟传感器系统的模数变换器的分辨力为16比特，即有50000个可用计数；而数字系统中每一个传感器的分辨率为20比特，即有1000 000个可用计数。所以，一个装有4个数字传感器的系统即可提供4000 000个计数的分辨率。这种高分辨率的优点，特别适用于秤架自重大而被称物重量小的场合。例如：在配料称重系统中，有时配方中某种物料仅占很小比例，但准确度要求却仍然很高。这在传统的模拟系统中同样是很难实现的。 

2.3国内外应用的现状（在水泥厂、冶金、塑料、化纤等行业取得）

　　许多行业有丰富应用失重秤的经验。如：水泥厂配料。近年来在工程塑料、化纤、光纤等等众多行业已广泛普及。有些行业由于采用了连续失重计量，可以保证落料按比例混合，而弱化搅拌需要，简化了工艺。国外发达国家这一产品很成熟，如德国申克公司，布达本拉（brabender），瑞士开创（ktron）公司，技术处于国际最领先地位。其中开创公司由于采取了数字传感器技术动态精度可达0.25%。以工业过程称重而言，已经达到静态秤精度。

三． 在连续式搅拌机械上的应用及前景影响

由于国内连续式搅拌设备计量停留在传统的方法上，因此，推广失重秤应用前景将十分广阔，对稳定土厂拌、水泥连续搅拌、沥青连续搅拌工艺起到革命性的改变，对流量的精准控制将会制造出非常合格理想的混合料。由于连续式拌和工艺结构简单，维护费用低，因此一旦在产品级配上把好关，将彻底改变连续式拌和的市场占有低的现状。特别是公路、水电行业所需的高产设备，具有重大意义，而失重秤即是提高计量精度的一种重要突破。

核子秤与电子皮带秤比较

就国内固体物料连续计量设备来说，上世纪50、60年代是以机械式皮带秤为主，60年代末电子皮带秤开始使用，随后迅速占领了整个市场，全面取代了机械式皮带秤。从1984年起，首都钢铁公司、内蒙古包头第一热电厂、上海吴泾化工厂引进了美国伽瑞(Kay-Ray)公司的核子皮带秤后，电子皮带秤一统天下的局面被冲破了。核子皮带秤以较快的速度发展，不仅国外核子皮带秤的生产厂商争先恐后来华推销产品，国内有关大专院校、科研院所、工厂也蜂拥而上，相继研制生产各类核子皮带秤。
核子皮带秤和电子皮带秤都是对皮带输送机输送的物料进行计量的一种设备。两者共同之处是：为了得到所输送物料的重量流量，都要检测皮带的物料荷重和皮带的速度信号，然后将两个信号相乘得到瞬时流量，再经积分或累加运算得到一段时间内输送物料的重量累计值；检测皮带速度的方式相同，都是采用磁阻脉冲式、光电脉冲式之类测速传感器。两者不同之处是：核子皮带秤是通过物料对射线的吸收来确定荷重信号，而电子皮带秤是通过对设定长度上的物料重量进行称量来确定荷重信号。
就国内大多数工厂来说，目前使用的仍然是电子皮带秤，他们对核子皮带秤取观望态度：一方面收集核子皮带秤的资料，去核子皮带秤使用现场参观，请教这方面的专家；另一方面在心里盘算：谁优谁劣？
对这个问题，很难用几句话来回答。作者愿意就以下几点与读者交换意见。 
一、准确度 
     作为计量仪表，准确度当然是很重要的。
     电子皮带秤的准确度按1995年5月5日批准、于1995年12月1日实施的“电子皮带秤”国家标准GB/T7721-1995规定，分为0.25、0.5、1.0、2.0四个等级，其最大动态累计误差在新安装时则分别为±0.125%、±0.25%、±0.5%、±1.0%，使用中分别为±0.25%、±0.5%、±1.0%、±2.0%，也就是说，最差的秤在新安装时最大动态累计误差也不会超过±1.0%，而国内已有多家工厂的产品通过了0.25、0.5这样较高等级准确度的测试。
核子皮带秤目前只有国家计量检定规程JJG811-93，它是1993年2月3日批准、1993年6月1日实施的，其准确度等级分为1.0、2.0两个等级，其最大动态累计误差在新安装时分别为±0.5%、±1.0%，使用中分别为±1.0%、±2.0%。为什么不规定更高准确度等级呢？起码是规程的编制者认为在当前及近期内无此必要，由此可间接说明核子皮带秤比部分高准确度电子皮带秤准确度要低。
国内核子皮带秤的生产厂几乎毫无例外都声称其准确度为±1.0%(实际其中大部分并未通过有关计量部门检定)。而核子皮带秤国外产品的介绍一般比较保守，如美国拉姆齐(Ramsey)公司和德州核子(Texas Nuclear)公司的准确度指标为试验物料量的±(1~3)%(即当量精确度)；美国伽瑞公司的准确度指标为满值的±1%(即满值精确度)；英国爱弗里(Avery)公司介绍在校验设备完善和运行条件良好的情况下的准确度指标为满值的±0.5~1.0%(即满值精确度)；德国波索尔德(Berthold)准确度指标为±(0.5~1.5)%，作者认为国外产品的这些指标较令人信服。这里提到了当量精确度和满值精确度，接触过检定的同志都知道，当量精确度要求比满值精确度的要求高得多，比如说在20%瞬时流量量程时满值精确度允许的误差值就是当量精确度的5倍，而电子皮带秤、核子皮带秤标准中规定的均是当量精确度，这是计量器具常常采用的准确度表示方法，国外核子皮带秤生产厂多数把核子皮带秤看成普通仪表，所以采用仪表常用的满值精确度表示方法。对核子皮带秤来说，在国家计量检定规程JJG811-93中规定的20~100%瞬时流量范围内始终能保持秤的准确度通常有较大的难度。武汉南方核仪表公司GGF-2102型智能核子秤的说明书上明确指出：“流量起伏在满标70~100%时累计误差小于±1%”。深圳吉立电气公司在其用户使用报告中列出设计、选型和生产操作时应注意的问题时说：“当物料输送量均匀、物料堆比重和黏度变化不大而称重物料荷重为满值的70~100%时，重复性误差可达±0.5%，如果物料堆比重变化很大或输送机上负荷很低时，称重误差可达±(0.5~3)%”。作者认为这些说法是比较客观的。
      对电子皮带秤来说，流量越大，通常可达到更高的精确度，而对核子皮带秤来说，由于放射源强度的限制，在大流量、高负荷的情况下，透过物料被探测器接收的射线强度太弱，这无疑影响了测量准确度。北京核仪器厂QBNW-1型核子皮带秤规定了荷重范围是30~ 180kg/m，石家庄404厂SY-5500智能式核子皮带秤规定了荷重范围是3~ 100kg/m。其他厂的产品也应有类似的规定，只不过这些厂家没有将它们写进说明书。
因电子皮带秤称重原理是通过皮带测量物料重量，所以皮带输送机的状况，如皮带张力、皮带硬度、皮带跑偏、托辊未校准、托辊偏心等对称量准确度影响很大。核子皮带秤是通过射线吸收原理进行测量，上述因素中除皮带跑偏外，其余因素对核子皮带秤的测量影响非常小。而物料特性的变化，如品种、成分、含水量、在皮带上断面形状的变化都对测量准确度有影响，例如称量物料由煤改为矿石甚至煤矸石时，都需要重新进行校准。当物料含水量变化±10%时，资料介绍可能引起±0.5%的误差，当称量物料煤中矸石含量变化±10%时，资料介绍可能引起±1.0%的误差，但这些因素对电子皮带秤的影响又很小。
当然，电子皮带秤的产品准确度和其实际使用准确度是两回事，用电子皮带秤生产厂家的说法是使用准确度“取决于”电子皮带秤的安装质量和维护水平，而正是“取决于”这3个字应该引起用户的警觉。在安装质量好、维护制度健全、校验设施齐全、操作精心的条件下，电子皮带秤可以达到±0.5%或更高的准确度，如现在国内多数大电厂燃煤计量所使用的电子皮带秤。但如果安装不好或维护工作粗放，电子皮带秤的使用准确度将大大下降，±3%、±5%甚至百分之十几的误差都可能出现。核子皮带秤虽然准确度难以优于±1%(当量精确度)，但在皮带输送机运行状况差及几乎无人维护的情况下，却大体可以维持初期的准确度，例如满值精确度±(1~ 3)%。
     80年代后期曾有过一次双方比试的机会，在某港口原煤计量的同一条皮带输送机上安装了3台皮带秤，由市计量局主持进行出证考核鉴定，鉴定结果是成都科学仪器厂生产的GGP-50多托辊电子皮带秤、湖南计算机厂生产的WPC多托辊电子皮带秤不经调整可以达到±0.5%的准确度，而国内某著名高校生产的核子皮带秤却难以达到±1.0%的准确度指标。
因此，就准确度来说，电子皮带秤的准确度通常较高，但它要求精心维护，否则很难保证稳定的高准确度。核子皮带秤的准确度一般，但相对来说比较稳定。 
二、 安装及维护 
      多数电子皮带秤(特别是准确度稍高的秤)秤架庞大、复杂，如多托辊电子皮带秤中带平衡重的双杠杆式秤架，重量往往超过1000kg，安装时还要对输送机的支架及纵梁进行加固。安装位置的选择非常关键，通常要求在皮带张力小及张力变化小的地方安装，安装时还要停皮带输送机。
核子皮带秤的秤体小巧，搬运及安装工作量小，从安装要求上讲，可以说不讲究，只要简单地固定在皮带机纵梁上就可以了，安装空间大约只需300mm就够了，安装时甚至可以不停皮带输送机。
从维护方面看，电子皮带秤的使用准确度受“取决于”这一限制条件，要保证皮带张力恒定、皮带不跑偏、秤架不积灰、托辊校准好等运行条件，需要操作者精心维护并定期进行模拟校验或实物校验。我们可以这样说：电子皮带秤的准确度要求越高，维护工作越频繁，维护工作量也越大。
相比之下，核子皮带秤对维护工作的要求就比较少，除了在皮带下方的探测器(或射源)的积灰影响准确度外，其余部分不需要经常维护，只是每月用校验板进行模拟校验即可，而用校验板进行模拟校验远比电子皮带秤采用挂码、滚链校验简单。
由此可见，就安装和维护来看，核子皮带秤占有明显优势。 
三、 费用 
目前国产电子皮带秤的价格根据准确度要求、秤架结构型式的差别和显示仪的不同，大约在2~5万元之间；国产核子皮带秤的价格基本与此相当，进口产品的价格约高1~1.5倍。
电子皮带秤的安装费用肯定要贵一点，维护费用虽不起眼，但时间长了也是一笔很大的支出，这方面核子皮带秤仍占优势。但核子皮带秤也存在需配置辐射剂量测量专用仪器、定期检查身体、发放特殊保健、申请使用合格证等多项费用。
由上述可知，费用方面两者相差不大，核子皮带秤可能稍占优势。 
四 、安全 
     电子皮带秤不存在安全问题。
     核子皮带秤装有核辐射源，核辐射源通常采用铯（CS137），其辐射强度对点状射源一般为3.7×109贝可(100毫居里)，对线状射源一般为6×108贝可(16毫居里)，只比一般γ射线密度计射源强度稍大。但核子皮带秤对射线防护已作了周密的考虑，如配有体积较大的铅射源罐、射线关断开关、防辐射板等。秤体周围的射线剂量事先经过计算，安装后又要经过卫生、防疫、公安部门检定，当检定合格，发放使用合格证后才能使用。更何况防护标准是按长时间在辐射区域工作制定的，而通常秤的维护人员在辐射区域工作的时间是很短的。使用核辐射仪表的确存在安全问题，作者认为在使用过程中要由用户倒装射源的应用(如在容器内安放裸源以测量料位)是有一定危险性，但对于核子皮带秤这样放射源始终放在铅罐中的应用，则认为是非常安全的，所以，对使用核子皮带秤我们不应该有恐惧心理。
      昆明中轻依兰公司从德国引进成套设备，并配套引进数百台核辐射仪表。该厂曾设有一个同位素班，专门负责核辐射仪表的维护及安装工作，投产20年来，核辐射仪表的投运率几乎是100%，同时还增加了1台进口、5台国产核子皮带秤，这些仪表在生产中发挥了重要作用，而维护人员的健康状况也令人满意。
当然，由于核辐射知识普及不够，不仅一般工人、领导干部顾虑重重，有时连技术人员也有些疑虑。我们在工程设计中选用的核辐射仪表，虽然事先已征得甲方同意，但在现场施工时，仍出现因个别领导不同意而取消的事例。与中轻依兰公司相邻的某大型企业，虽然对中轻依兰公司核辐射仪表的应用也有所了解，但终因部分领导干部、技术人员的反对，长时间未能作出购买核辐射仪表的决策。
这说明我们在选用核辐射仪表之前，面临的是宣传核辐射仪表知识的问题；选用核辐射仪表之后，面临的是深入普及宣传及建立核辐射仪表使用安全防护制度的问题。
     对安全问题，作者有以下看法：
(1)使用核子皮带秤是安全的；
(2)核子皮带秤使用之前，要向全体工作人员普及核辐射仪表知识及防护知识；
(3)使用核辐射仪表应有完善的规章制度和严格的安全防护措施，订购核辐射仪表之前，要向卫生、防疫、公安部门提出申请并取得同意，安装后要经卫生、防疫、公安部门审查并发放使用合格证后方可使用；要配备专用的辐射剂量检测仪表并指定专人负责维护工作，工作人员享受特殊保健并需定期检查身体。 
五 、结束语 
    电子皮带秤和核子皮带秤，究竟谁优谁劣？
   本文试图对此作出答复，但似乎又没有给读者一个明确的答案，原因在于各种产品性能的比较离不开具体环境。作者列出以下几条选型思路供读者参考：
(1)使用现场相关人员对核辐射仪表有一定的了解，上上下下都赞同使用核辐射仪表，这是选用核辐射仪表的前提条件；
(2)皮带输送机输送单一物料、物料成分变化小、含水量变化小、块度小、在皮带上的断面形状基本固定、负荷适中且负荷变化小于±30%，这样一些条件是选用核子皮带秤的必要条件；
(3)皮带输送机本身条件不好，如皮带过长或过短(甚至安装秤架的空间只有300mm)、皮带张力特别大或张力变化特别大、皮带机倾角不是固定的、皮带机带卸料小车、钢丝绳芯皮带机等等，宜选用核子皮带秤；
(4)要求维护量小，并具备选用核子皮带秤的前提条件和必要条件的场合可考虑选用核子皮带秤；
(5)计量准确度要求高于1.0级的场所，不宜选用核子皮带秤。当上述选用核子皮带秤的必要条件不能完全满足时，核子皮带秤的使用准确度只能达到2.0级或更差；
(6)核辐射仪表最好能形成一定的规模，起码近期规划中应该是这样的。一个工厂如果只有一两台核辐射仪表，为此配备专用的射线监测仪表和由专人负责维护工作似乎不合算。
综上所述，核子皮带秤采用了非接触式测量原理，可以避免电子皮带秤需通过皮带进行物料荷重测量所涉及到的一系列问题。但核子皮带秤也因其射线吸收原理带来另外一些问题。因此，某些核子皮带秤生产厂家有关“核子皮带秤全面替代电子皮带秤”的广告宣传词，只是这些厂家的一厢情愿。客观地说，核子皮带秤只是电子皮带秤的补充，它一直未能成为也不可能成为皮带秤的主流产品，它的定位只是为用户在电子皮带秤之外提供了另外一种选择的余地，国内核子皮带秤20年的发展历史也说明了这一点。