傳感器Vmin和DR量的解釋

設(shè)計(jì)衡器時(shí)對傳感器的兩個(gè)特征量Vmin和DR的認(rèn)識是至關(guān)重要的。根據(jù)OIML R60建議，它們的定義如下：

“2.3.9 zui小靜載荷輸出回程（DR）

zui小靜載荷F，測量其加載前和加載后傳感器輸出的差值”，“2.3.10傳感器zui小檢定分度值（Vmin）在傳感器的測量范圍內(nèi)可被劃分的zui小檢定分度值（以質(zhì)量為單位）”。

這兩個(gè)特征量在衡器設(shè)計(jì)中決定了所用傳感器的zui小可使用范圍，對它們物理意義的正確理解，有助于對傳感器的正確使用。

Vmin和DR兩個(gè)特征量，是根據(jù)對傳感器的實(shí)際測量結(jié)果、依照規(guī)定的計(jì)算公式得到的，不隨傳感器的使用量程或范圍而改變。它們的大小確定了傳感器可使用的范圍。

例如：使用一只C3級，Emax=1t的傳感器，是否可用來制作一臺靜（死）載荷為0.5t，zui大秤量Max=0.3t， h=3000分度的衡器，Vmin起著決定性的作用。三種溫度t，該傳感器的zui小載荷的輸出實(shí)測值分別為：

t=20℃ 0.01500mV/V

t=40℃ 0.01440mV/V

t=-10℃ 0.0157mV/V

可求得每改變1℃，傳感器zui小載荷的zui大變化為：

（0.01500-0.01440）mV/V÷20℃=0.00003mV/V/℃

對于靈敏度為2mV/V的傳感器，滿量程的變化為：

（0.00003÷2）×100%F·S/℃=0.0015%F·S/℃

由此，根據(jù)OIML R60（2000版）的5.5.1.3和附錄的C.2.4.4，并設(shè)分配因子PLc=0.7，可求得該傳感器的zui小檢定分度值：

Vmin=（0.0015%F·S/℃×5℃）÷0.7=0.011%F·S

或Vmin（kg）=（1000kg×0.011%F·S）÷100=0.11kg。

當(dāng)要求n=3000分度時(shí)，該傳感器的zui小可使用范圍為：

zui小使用范圍=（3000×0.11kg×100%）÷1000kg=33%

所以在扣除0.5t靜（死）載荷，用它來設(shè)計(jì)一臺Max=0.3t，n=3000分度的秤，是能滿足精度要求的。

zui小靜載荷回程（DR）的物理意義就比較直觀。它是描述傳感器蠕變特性的物理量，根據(jù)OIML R60中：C.2.5zui小靜載荷回程，可由以分度值V為單位的zui小靜載荷誤差值CDR按下式求得

DR=（Emax×CDR）/nmax

在此DR以質(zhì)量為單位，且不得大于0.5V。

Vmin和DR這兩個(gè)參量對設(shè)計(jì)衡器和判別同級傳感器誰優(yōu)誰劣是非常重要的。在2000年版的OIML R60號建設(shè)中，給出了兩個(gè)非強(qiáng)制要求的附加相關(guān)量（relative）：

Y=Emax/Vmin和

Z=Emax/（2×DR）.

根據(jù)Y的數(shù)值我們很容易判斷該傳感器是否可用做多量程衡器（multiple range instrument）或該傳感器不超過zui大允許誤差（mpe）的zui小秤量范圍。一般C3級傳感器的Y值為10000左右。OIML R60（2000）附錄給出的例中Y=12000。C3級傳感器的Z值為4000左右。

DR值是用來描述多分度秤（multi-interalinstrument），因?yàn)榇藭r(shí)多分度秤的zui小分度值應(yīng)該滿足下列條件：

DR≤0.5e

也即是可由Z值來確定。

由Vmin值描述的Y值，是表征不依賴于傳感器秤量的分辨力。用于多量程的設(shè)計(jì)。例如，在1992版OIML R76非自動衡器建議中給出的例子：zui大秤量Max=15kg 三級秤

其局部量程為：

e1=1g 0~2kg n=2000

e2=2g 2kg~5kg n=2000

e3=10g 5k~15kg n=2000

此時(shí)Max/e1=15000，所以若選用Y=12000的C3級傳感器是不能滿足該設(shè)計(jì)要求的，需選擇Y≥15000的C3級傳感器，才能滿足要求。因?yàn)榇藭r(shí)e1≥Vmin。另一方面設(shè)傳感器的靈敏度為2mV/V，對激勵(lì)電壓為10V的顯示儀表而言，對15000分辨力而言，一個(gè)分度相當(dāng)1.33μV，若顯示儀的分辨力為0.4μV/d將基本能滿足要求，若顯示儀表的激勵(lì)電壓為5V，則一個(gè)分度的電壓為0.67μV。此時(shí)顯示儀表的分辨力若仍為0.4μV/d就顯得不夠了，需選用0.2μV/d以上的顯示儀表。

所以，同樣是C3級的傳感器，若不知道Vmin和DR值，或Y和Z值，是不能辨別其優(yōu)劣，也無法用來設(shè)計(jì)衡器的。