智能电子称重系统设计与实现文献综述
2020-08-04 21:32:56
文 献 综 述
(1)选题背景及意义
称重技术自古以来就被人们所重视,作为一种计量手段,广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域,与人民的生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种,衡器是国家法定计量器具,是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备,衡器产品技术水平的高低,将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。而电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段,对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。电子衡器具有反应速度快、测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、信号远传便于计算机控制等特点,被广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口建筑机械制造和国防等各个领域。因此,称重系统的研究和衡器工业的发展各国都非常重视。
基本的电子称重系统主要由承重系统(如秤盘、秤体)、传力转换系统(如杠杆传力系统、传感器)和示值系统(如刻度盘、电子显示仪表)3部分组成,是利用胡克定律或力的杠杆平衡原理测定物体质量的工具。电子秤主要由承重系统(如秤盘、秤体)、传力转换系统(如杠杆传力系统、传感器)和示值系统(如刻度盘、电子显示仪表)3部分组成,是利用胡克定律或力的杠杆平衡原理测定物体质量的工具。
当物体放在秤盘上时,压力施给传感器,该传感器发生形变,从而使阻抗发生变化,同时使用激励电压发生变化,输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。
电子秤采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置,才能满足并解决现实生活中提出的"快速、准确、连续、自动"称量要求,同时有效地消除人为误差,使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。电子秤的各种特点,使得它在各个行业都应用比较广泛。
(2)研究发展介绍
电子秤属于电子衡器的一种,它的发展也遵循这一趋势。50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。60年代初期出现机电结合式电子衡器以来,经过40多年的不断改进与完善,我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平,少数产品的技术已处于国际领先水平。国内的电子秤市场中,1009左右量程的电子秤精度一般为0.019即10mg。然而随着时代科技的迅猛发展,微电子学和计算机等现代电子技术的成就又给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代,使得传统的电子测量仪器在远距离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化,并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统,使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。由此,智能化电子秤因运而生。做为重量测量仪器,智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确,测量速度快,易于实时测量和监控的巨大优点,并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称,成为测量领域的主流产品。
现代社会的发展,对称重技术和人性化服务提出了更高的要求。根据考察,目前我国市场上的电子秤多具备动态称重、数字化测量、多参数测量等功能,家用电子秤的外观也是多种多样,越来越多的电子秤向着小型化发展,材质由玻璃到锰钢都有,有的电子秤还有”说话”的功能。人们高度重视发展智能化的普及型的智能电子秤,对于未来,设计一种功能齐全、计量准确、读数直观、价格低廉的智能电子秤已迫在眉睫。
(3)现在存在的问题
目前,健康问题已经成为社会广泛关注的问题之一,随着食品产业的大力发展,各种食品供不应求,导致人类大幅摄入糖类、脂肪,再加上作息不规律,生活压力过大等因素,人体健康遭到了很大威胁。因此,我们需要一款能够检测健康的电子秤,然而根据权威机构调查,我国的家用健康电子秤普及率不到40%,而具备智能化电子秤的家庭又是少之又少。这就让很多家庭存在一些肥胖或营养不良等疾病的隐患。
经过考察,当前市场上的电子秤在实现健康称重的功能上依旧不尽人意,主要有以下三个方面的问题:第一,电子秤不够人性化,人机交互方面的功能欠缺,大部分电子秤只能满足用户测量自己的体重,再由LED显示屏显示一下而已,在此过程中所测的健康数据并不能得到人们太大的关注;第二,国际电子秤产品已网络化,达到机器联网、人工智能的水平,而我国基本上处在起步阶段,具体地说就是电子秤所记录的人体健康数据并不能得到有效的联网保存和汇总,达不到健康监测的效果;第三,在很多人口密集的场合,一般的电子秤只能通过机械测量外加人工统计来统计大量人口的健康数据的记录,时间长,效率低的问题是非常明显的。