CN210321935U - 一种单点计重系统、称重装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及重量计量技术领域，一种单点计重系统，包括弹性体，其由低热膨胀系数材料制成，所述弹性体具有固定安装位、称重位和位移变形位，所述弹性体通过安装位与外部刚性连接，被测物施力在所述弹性体称重位；物体形变遥测系统，包括监测组件和被监测装置，所述被监测装置连接在弹性体的位移变形位，所述监测组件的监测端朝向被监测装置；在弹性体承受被测物施力后使所述位移变形位的位置发生改变，从而通过监测组件检测被监测装置的位移距离，以计算被测物的重量。本实用新型还提出单点计重系统多种变形、采用单点计重系统构成的称重装置以及对应的称重方法。

Description

一种单点计重系统、称重装置

技术领域

本实用新型涉及重量计量技术领域，特别是一种通过承重物体形变来计算物体重量的重量计量技术。

背景技术

众所周知，在现实的社会生产、生活实践中，物质重量的计量是非常普遍同时也是非常重要的计量工作。而重量的计量又离不开重量计量器具，尤其是以电子天平为代表的电子重量计量器具已经非常普遍的应用到社会生产、生活的方方面面。然而，各种各样的电子重量计量器具又几乎都是以称重传感器为基础，通过称重传感器及相应的电子电路把称量物质的未知重量值转换成相应的电子信号，然后，通过计算机或其他电子装置转换成相对应的真实重量值。显而易见，称重传感器的性能指标直接决定了由其组成的电子重量计量器具的性能指标。

目前，电子重量计量器具上普遍应用的称重传感器，按工作原理分类，主要分为二大类，一类是电磁力平衡式称重传感器，另一类是电阻应变片式称重传感器。对于电磁力平衡式称重传感器，由于工作原理及生产制造成本及使用维护等方面的原因，使得其普及应用的广度及深度受到很大程度的限制，难以大范围普及应用。相反，对于电阻应变片式称重传感器，由于其工作原理相对简单，生产制造成本低廉，安装调试及使用维护方便，所以获得了相当广泛的普及应用。

对于称重传感器，尤其是电阻应变片式单点计重系统，目前，性能上也存在一定的问题，限制了它们的进一步深化应用及普及。

以目前大量应用的电阻应变片式称重传感器为例，在应用中主要存在热稳定性比较差和四角偏差比较大两个方面的问题。

引起热稳定性比较差的热源主要来自两个方面，一是环境温度变化引起，再有就是电阻应变片式称重传感器自身电路工作所产生的热量引起。

对环境温度比较敏感问题，具体说就是电阻应变片式称重传感器的测量输出不但是受到的重力的函数，还是所处环境温度的函数。

除了环境温度变化引起电阻应变片式称重传感器的信号输出变化外，另一方面，电阻应变片式称重传感器由于自身内部电子电路工作发热而引起局部温升，也会导致其输出信号变化。而这点又是由其工作原理决定，比较难以根本改变，设计者往往不得不在有益和无益间权衡取舍。

除了环境温度变化引起称重传感器的信号输出变化外，还有称重传感器的四角偏差问题。所谓称重传感器的四角偏差问题，简单的讲，就是指称重传感器在恒定的环境中(如环境温度、环境湿度、环境大气压力等)和其它可变量稳定不变(如传力系统稳定不变)的条件下，当向称重传感器有效受力区不同位置施加同样载荷后，称重传感器的输出信号并不相同的问题。

正是因为称重传感器存在不同程度的热稳定性及四角偏差问题，影响了其计量精度及计量稳定性，从而影响了称重传感器结果输出的正确性，进一步影响了相应的电子重量计量器具的计量结果的准确性、稳定性，同时也导致称重传感器的应用范围受到限制并且制约了其应用的普及程度。

为了解决上述问题，人们进行了多年不懈的努力，虽然取得了一定的改进成效，但是效果并不是很理想，尤其在高精度应用方面，仍然存在一定的问题。

如果把热稳定性及四角偏差问题彻底解决，将会使得称重传感器尤其是电阻应变片式称重传感器的应用及普及进一步深化，进一步的推进重量计量工作向高精度、低成本、应用范围更为宽泛的方向迈进。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种由单点计重系统构成的称重装置。本实用新型提供的由单点计重系统构成的称重装置，较好的解决了称重传感器普遍存在的热稳定性及四角偏差问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，一种单点计重系统，包括

弹性体，其由低热膨胀系数材料制成，所述弹性体具有固定安装位、称重位和位移变形位，所述弹性体通过安装位与外部刚性连接，被测物施力在所述弹性体称重位；

物体形变遥测系统，包括监测组件和被监测装置，所述被监测装置连接在弹性体的位移变形位；

在弹性体承受被测物施力后使所述位移变形位的位置发生改变，从而通过监测组件检测被监测装置的位移距离，以计算被测物的重量。

在第一个技术方案中，作为优选的，单点计重系统还包括子承力体和支撑座，所述弹性体为横置的“U”形结构，支撑座安装在弹性体下侧延伸部的底面，所述子承力体安装在弹性体上侧延伸部的顶面，所述被监测装置安装在弹性体上侧延伸部的底面。

在第一个技术方案中，作为优选的，单点计重系统还包子承力体，所述弹性体包括由竖直延伸体和水平延伸体组成的“L”形结构，所述竖直延伸体下端固定，水平延伸体的第一端连接在竖直延伸体的上端，所述被监测装置设置在水平延伸体底面的中部，所述子承力体设置在水平延伸体第二端的底部。

在第一个技术方案中，作为优选的，单点计重系统还包括子承力体和支撑座，所述弹性体为条板状，所述支撑座设置在弹性体的底面第一端部，所述子承力体设置在第二端部的顶面，所述被监测装置设置在第二端部的底面。

在第一个技术方案中，作为优选的，单点计重系统还包括子承力体和同步刚体，所述弹性体为主体垂向设置并呈螺旋上升状，所述弹性体下端固定，所述同步刚体为水平设置的条形体，弹性体的上端连接在同步刚体的第一端的底面，所述被监测装置连接在同步刚体第二端的底面，所述子承力体设置在同步刚体的顶面。

在第二个技术方案中，称重装置，包括至少3个如第一个技术方案中所述的单点计重系统，称重装置还包括承力刚体，所述子承力体与所述弹性体连接表面为第一表面，所述承力刚体连接在子承力体的第二表面，且第一表面和第二表面相互背向，所述承力刚体为平板状，且所述单点计重系统设置分别设置在承力刚体底面的边角处或承力刚体底面边缘的中部。

在第二个技术方案中，作为优选的，所述第一表面为子承力体的底面时，所述子承力体为半球窝槽状，且半球窝槽向上设置；所述承力刚体的底部设有若干个传力锥体，所述传力锥体位置与所述子承力体的数量相同且位置对应，且传力锥体的尖端朝下设置，所述承力刚体通过传力锥体下端插入子承力体半球窝槽内的方式与子承力体连接。

使用本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型以低热膨胀系数弹性材料构成单点计重系统的重力感知元件，有效的减小了称重装置的温度效应，提高了称重装置的热稳定性。

2.本实用新型以物体形变(位移)遥测系统来无机械接触的检测由重力产生的重力感知元件的物理形变，并转变成电信号，有效的避免了重力感知环节的机械误差及温度效应。

3.本实用新型采用物体形变(位移)遥测系统，有效的避免了相关电路自身发热带来的热稳定性问题。

4.本实用新型采用力学理论中的力的分解--合成原理，把一个欲测力分解为若干分力，再对每一个分力进行精确检测并转化成数字量，最后再把所述数字量合成转化为欲测力的真实量值，有效的避免了四角误差问题。

5.本实用新型原理及技术新颖、成熟，制造成本比较低廉，稳定性、精度保障技术现实、可靠。

正是以上所述的有益效果，使得高精度、高稳定、无四角误差的单点计重系统的生产、制造、普及应用成为可能，促进国民经济发展。

附图说明

图1为实施例1中单点计重系统结构示意图。

图2为实施例1单点计重系统侧面结构示意图。

图3为实施例1中称重装置的结构示意图。

图4为图3中沿A-A方向的剖视图。

图5为实施例2中称重装置的单点计重系统结构示意图。

图6为实施例2中称重装置的单点计重系统侧面结构示意图。

图7为实施例2中称重装置的局部结构示意图。

图8为实施例2中称重装置的结构示意图。

图9为图8中沿A-A方向的剖视图。

图10为实施例3中称重装置的结构示意图。

图11为实施例3中称重装置的俯视结构示意图。

图12为实施例4中称重装置的结构示意图。

图13为实施例4中称重装置的俯视结构示意图。

图14为称重装置的电路原理图。

图15为称重装置的主控芯片原理示意图。

附图标记包括：

1-子承力体，2-高温钕铁硼永久磁体，3-弹性体，4-支撑座，5-霍尔集成电路，6-固定底板，7-传力锥体，8-承力刚体，9-数据处理装置，10-同步刚体。

具体实施方式

为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。

如图1-图15所示，本实施例提出的一种单点计重系统，包括

弹性体3，其由低热膨胀系数材料制成，弹性体3具有固定安装位、称重位和位移变形位，弹性体3通过安装位与外部刚性连接，被测物施力在弹性体3称重位；

物体形变遥测系统，包括监测组件和被监测装置，被监测装置连接在弹性体3的位移变形位；

在弹性体3承受被测物施力后使位移变形位的位置发生改变，从而通过监测组件检测被监测装置的位移距离，以计算被测物的重量。

以下通过实施例详细说明单点计重系统以及由单点计重系统构成的称重装置的具体结构及对应的称重方法。监测组件为霍尔集成电路5，被监测装置为高温钕铁硼永久磁体2。在本实施例中，监测组件的监测端朝向被监测装置并正对，为最优选。在其他实施例中，也可以监测组件的监测端和被监测装置不在正对的位置。

实施例1

本实施例中，弹性体3的材质为碳纤维复合材料。

单点计重系统包括子承力体1和支撑座5，弹性体3为横置的“U”形结构，支撑座5安装在弹性体3下侧延伸部的底面，子承力体1安装在弹性体 3上侧延伸部的顶面，被监测装置安装在弹性体3上侧延伸部的底面。

具体的，如图1-图4所示，本实施方式示例提出应用本实用新型的技术方案设计实施的一种无角差、热稳定性良好的称重装置。

所述无角差、热稳定性良好的称重装置，由4套相互独立的单点计重系统及承力刚体8，数据处理电路9共同构成。

所述无角差、热稳定性良好的称重装置构成一套完整的4点计重系统。

4套相互独立的单点计重系统，包括相互独立的4个子承力体1、4个高温钕铁硼永久磁体2、4个弹性体3、4个支撑座4、4个霍尔集成电路5，一个固定底板6。

数据处理电路9、4个支撑座4、4个霍尔集成电路5分别与固定底板6 固定连接；数据处理电路9分别与4个霍尔集成电路5电性连接，并把霍尔集成电路5的电信号传递到数据处理电路9；弹性体3下端与支撑座4固定连接，上端下平面与高温钕铁硼永久磁体2固定连接、上端上平面与子承力体1固定连接；承力刚体8的下平面分别与4个子承力体1固定连接；高温钕铁硼永久磁体2位于霍尔集成电路5正上方，并且二者中心垂线重合。

一种无角差、热稳定性良好的称重装置工作过程是，当有重力施加到多点分力刚体平面SM时，该力通过承力刚体8分解为4个分力，每个分力通过对应的子承力体1，同步传递到对应的弹性体3，并导致弹性体3形变，进而导致对应的高温钕铁硼永久磁体2与霍尔集成电路5间的距离改变，从而霍尔集成电路5的输出值改变，数据处理电路9接收霍尔集成电路5的输出值进行计算处理，并转化成真实的重力值输出。

一种无角差、热稳定性良好的称重装置的完整应用过程如下：

第一步，单点计重系统的标定。

在由子承力体1、高温钕铁硼永久磁体2、弹性体3、支撑座4、霍尔集成电路5，固定底板6构成单点计重系统后，首先对其进行标定，建立《单点计重系统遥测输出值对照表》。

选择零点重力值、半量程重力值、全量程重力值3点进行标定。

设零点重力值为Y₀，半量程重力值为Y₁，全量程重力值为Y₂，单位均为牛顿。把Y₀、Y₁、Y₂分别施加到每一个单点计重系统，测得对应的单点计重系统遥测输出值并分别设为X₀、X₁、X₂，单位均为伏特。这样，得到4组测量数据{n，(X₀、Y₀)，(X₁、Y₁)，(X₂、Y₂)}，1≤n ≤4，n是4个单点计重系统从1开始的编号。保存该组数据，并称之为《单点计重系统遥测输出值对照表》。

第二步，单点计重系统承受的重力计算。

设把未知量值的重力Y施加到单点计重系统后，得到的遥测输出值为X，查《单点计重系统遥测输出值对照表》，得到一组数据{n，(X₀、Y₀)，(X₁、 Y₁)，(X₂、Y₂)}，1≤n≤4，n是4个单点计重系统从1开始的编号。

应用数学理论中的2次曲线拟合计算单点计重系统承受的重力，确定欲拟合多项式的次数为2，由公式

计算出S_k与t_r。公式中X₀、Y₀、X₁、Y₁、X₂、Y₂为通过查《单点计重系统遥测输出值对照表》获得的确定的已知数；

由计算出的S_k与t_r，列出正规方程组

解如上列出的正规方程组，得到确定的方程组系数a₀、a₁、a₂，进而得到所求重力Y的计算公式

公式中X为未知量值的重力Y施加到单点计重系统后，得到的遥测输出值，X、Y的单位与制作《单点计重系统遥测输出值对照表》时使用的单位一致，即X单位为伏特，Y单位为牛顿。

第三步，4点计重系统重力计算

除本体重力外，不对4点计重系统多点分力刚体平面SM施加任何外力，测量并记录每个单点重量计量系统的遥测输出值，再经过单点计重系统承受的重力计算步骤，对每个单点重量计量系统进行重力计算，得到4个单点计重系统本体重量量值，并分别设为

设实际的4点计重系统承力刚体的本体重量为YF，则

在4点计重系统量程范围内，对4点计重系统多点分力刚体平面SM施加一未知量值的重力。测量并记录每个单点重量计量系统的遥测输出值，再经过单点计重系统承受的重力计算步骤，得到4个实际重力量值，并分别设为 YX₁，YX₂，YX₃，YX₄。则求和式

就是包含了承力刚体自身重量的测量值。

设所测未知重力值为YW，那么YW＝YX-YF。

YW就是施加在4点计重系统多点分力刚体平面SM上的真实重力值。

实施例2

本实施例中，弹性体3的材质为碳纤维复合材料。

单点计重系统包括子承力体1，弹性体3包括由竖直延伸体和水平延伸体组成的“L”形结构，竖直延伸体下端固定，水平延伸体的第一端连接在竖直延伸体的上端，被监测装置设置在水平延伸体底面的中部，子承力体1 设置在水平延伸体第二端的底部。

具体的，如图5-图9所示，本实施方式示例提出一种应用本实用新型的技术方案设计实施的一种无角差、热稳定性良好的称重装置。

一种无角差、热稳定性良好的称重装置，由4套相互独立的单点计重系统及承力刚体8，数据处理电路9共同构成。

一种无角差、热稳定性良好的的称重装置构成一套完整的4点计重系统。

4套相互独立的单点计重系统，每套都分别包括相互独立的子承力体1、高温钕铁硼永久磁体2、弹性体3、霍尔集成电路5，固定底板6(4套公用)。

数据处理电路9、4个霍尔集成电路5分别与固定底板6固定连接；数据处理电路9分别与4个霍尔集成电路5电性连接，并把霍尔集成电路5的电信号传递到数据处理电路9；每个弹性体3下端与固定底板6(4套公用)固定连接，每个弹性体3上端下平面与高温钕铁硼永久磁体2固定连接，每个弹性体3上端下平面与子承力体1固定连接；承力刚体8的上平面四角部位分别与4个子承力体1固定连接；高温钕铁硼永久磁体2位于霍尔集成电路 5正上方，并且二者中心垂线重合。

一种无角差、热稳定性良好的称重装置工作过程是，当有重力施加到多点分力刚体平面SM时，该力通过承力刚体8分解为4个分力，每个分力通过对应的子承力体1，同步传递到对应的弹性体3，并导致弹性体3形变，进而导致对应的高温钕铁硼永久磁体2与霍尔集成电路5间的距离改变，从而霍尔集成电路5的输出值改变，数据处理电路9接收霍尔集成电路5的输出值进行计算处理，并转化成真实的重力值输出。

一种无角差、热稳定性良好的称重装置的实施方式示例2的完整应用过程，与前述实施方式示例1完全相同，在此不再赘述。

实施例3

本实施例中，弹性体3的材质为碳纤维复合材料。

单点计重系统包括子承力体1和支撑座5，所述弹性体3为条板状，所述支撑座5设置在弹性体3的底面第一端部，所述子承力体1设置在第二端部的顶面，所述被监测装置设置在第二端部的底面。

如图10、图11所示，

一种无角差、热稳定性良好的单点称重系统，由4套相互独立的单点计重系统，承力刚体8，数据处理电路9，传力锥体7，共同构成。

一种无角差、热稳定性良好的的称重装置构成一套完整的4点计重系统。

4套相互独立的单点计重系统，每套都分别包括相互独立的子承力体1、高温钕铁硼永久磁体2、弹性体3、支撑座4，霍尔集成电路5，固定底板6。本实施例中，两套单点计重系统公用一个弹性体3，两套单点计重系统公用一个支撑座4，四套单点计重系统公用一个固定底板6。

数据处理电路9、4个霍尔集成电路5、2个支撑座4分别与固定底板6 固定连接；支撑座4上面与弹性体3的平面中心部位固定连接；数据处理电路9分别与4个霍尔集成电路5电性连接，并把霍尔集成电路5的电信号传递到数据处理电路9；每个弹性体3的端头下表面与高温钕铁硼永久磁体2 固定连接，每个弹性体3端头上表面与子承力体1固定连接；承力刚体8的下平面四角部位分别与4个传力锥体7的锥体底部固定连接；4个传力锥体7 的锥头分别4个与子承力体1的半球窝槽浮动接触连接，且传力锥体7的锥底中心垂线与子承力体1的半球窝槽过圆心垂线重合；高温钕铁硼永久磁体 2位于霍尔集成电路5正上方，并且二者中心垂线重合；

一种无角差、热稳定性良好的称重装置工作过程是，当有重力施加到多点分力刚体平面SM上时，该力通过承力刚体分解为4个分力，每个分力通过对应的传力锥体7传递到对应的子承力体1，然后同步传递到对应的弹性体3，并导致弹性体3形变，进而导致对应的高温钕铁硼永久磁体2与霍尔集成电路5间的距离改变，从而霍尔集成电路5的输出值改变，数据处理电路9接收霍尔集成电路5的输出值进行计算处理，并转化成真实的重力值输出。

一种无角差、热稳定性良好的称重装置的实施方式示例3的完整应用过程，与前述实施方式示例1完全相同，在此不再赘述。

实施例4

本实施例中，弹性体3的材质为碳纤维复合材料。

单点计重系统包括子承力体1和同步刚体10，弹性体3为主体垂向设置并呈螺旋上升状，即弹性体3为类似弹簧的螺旋结构，弹性体3下端固定，同步刚体10为水平设置的条形体，弹性体3的上端连接在同步刚体10的第一端的底面，被监测装置连接在同步刚体10第二端的底面，子承力体1设置在同步刚体10的顶面。

如图12、图13所示，一种无角差、热稳定性良好的称重装置，由4套相互独立的单点计重系统，承力刚体8，数据处理电路9共同构成。

一种无角差、热稳定性良好的的称重装置构成一套完整的4点计重系统。

4套相互独立的单点计重系统，每套都分别包括相互独立的子承力体1、高温钕铁硼永久磁体2、弹性体3、同步刚体10，霍尔集成电路5，固定底板 6(4套公用)。

数据处理电路9、4个霍尔集成电路5、4个弹性体3分别与固定底板6 固定连接；同步刚体10一端下面与弹性体3固定连接，同端上面与子承力体 1固定连接，而另一端下面与与高温钕铁硼永久磁体2固定连接；数据处理电路9分别与4个霍尔集成电路5电性连接，并把霍尔集成电路5的电信号传递到数据处理电路9；承力刚体8的下平面四角部位分别与4个传力锥体7 的锥体底部固定连接；4个传力锥体7的锥头分别4个与子承力体1的半球窝槽浮动接触连接，且传力锥体7的锥底中心垂线与子承力体1的半球窝槽过圆心垂线重合；高温钕铁硼永久磁体2位于霍尔集成电路5正上方，并且二者中心垂线重合；

一种无角差、热稳定性良好的称重装置工作过程是，当有重力施加到多点分力刚体平面SM上时，该力通过承力刚体分解为4个分力，每个分力通过对应的传力锥体7传递到对应的子承力体1，然后同步传递到对应的同步刚体10及弹性体3，并导致弹性体3形变，进而导致对应的高温钕铁硼永久磁体2与霍尔集成电路5间的距离改变，从而霍尔集成电路5的输出值改变，数据处理电路9接收霍尔集成电路5的输出值进行计算处理，并转化成真实的重力值输出。

一种无角差、热稳定性良好的称重装置的实施方式示例4的完整应用过程，与前述实施方式示例1完全相同，在此不再赘述。

总体来说，以上实施例中的称重装置，包括至少4个单点计重系统，称重装置还包括承力刚体8，子承力体1与弹性体3连接表面为第一表面，承力刚体8连接在子承力体1的第二表面，且第一表面和第二表面相互背向，承力刚体8为平板状，且四个单点计重系统设置分别设置在承力刚体8底面的边角处或承力刚体8底面边缘的中部。在以上实施例中，承力刚体8为矩形平板状，在其他实施例中，承力刚体8可以为圆形平板等其他形状。

作为优选的，第一表面为子承力体1的底面时，子承力体1为半球窝槽状，且半球窝槽向上设置；承力刚体8的底部设有若干个传力锥体7，传力锥体7位置与子承力体1的数量相同且位置对应，且传力锥体7的尖端朝向设置，承力刚体8通过传力锥体7下端插入子承力体1半球窝槽内的方式与子承力体1连接。

另外，实施例1-实施例4中称重装置使用的称重方法，如下：

步骤1、

单点计重系统的标定：

设定至少三个标定重力，将标定重力是加到子承力体1并使弹性体3产生形变，通过物体形变遥测系统测量每一标定重力施加到弹性体3时弹性体 3的位移变形位对应位移量，形成由标定重力以及该标定重力对应位移量的数据，记录为《单点计重系统遥测输出值对照表》；

步骤2、

单个单点计重系统承受的重力计算：

将被测物的重力或重力的分力施加到至少三个由低热膨胀系数材料制成的弹性体3上，使得弹性体3产生形变，通过物体形变遥测系统测量弹性体3的位移变形位对应位移量，结合《单点计重系统遥测输出值对照表》拟合计算每一单点计重系统承受的重力YX_n；1≤n≤4，n是4个单点计重系统从 1开始的编号；

称重装置空载重力计算：

对称重装置，去除被测物后，测量并记录每个单点计重系统的遥测输出值，结合《单点计重系统遥测输出值对照表》拟合计算每一单点计重系统承受的重力YF_n ⁰；1≤n≤4，n是4个单点计重系统从1开始的编号；

步骤3、

计算被测物的重量：

设称重装置在称量被测物时的重力称量值为YX，则

设称重装置在未称量被测物时的重力称量值为YF，则

设被测物的重力为YW，YW＝YX-YF，YW单位为牛顿。

作为优选的，

在步骤1中，设零点重力值为Y₀，半量程重力值为Y₁，全量程重力值为Y₂，单位均为牛顿。将Y₀、Y₁、Y₂分别施加到每一单点计重系统，测得对应的每一单点计重系统遥测输出值并分别设为X₀、X₁、X₂，单位均为伏特。这样，得到4组测量数据{n，(X₀、Y₀)，(X₁、Y₁)，(X₂、Y₂)}，1≤n≤4，n是4个单点计重系统从1开始的编号，得到《单点计重系统遥测输出值对照表》。

作为优选的，

在步骤2中，采用二次曲线拟合计算单个单点计重系统承受的重力，

确定欲拟合多项式的次数为2，由公式

计算出S_k与t_r。公式中X₀、Y₀、X₁、Y₁、X₂、Y₂为通过查《单点计重系统遥测输出值对照表》获得的确定的已知数；

由计算出的S_k与t_r，列出正规方程组

解如上列出的正规方程组，得到确定的方程组系数a₀、a₁、a₂，进而得到所求重力Y的计算公式

公式中X为未知量值的重力Y施加到单点计重系统后得到的遥测输出值，X单位为伏特，Y单位为牛顿。

概括来说，本技术方案包括以下内容：

1、用低热膨胀系数材料弹性体做重力传递转换单元，把受到的重力的量值转换成弹性体形变的量值；应用物体形变遥测系统单元，无物理接触的检测出低热膨胀系数材料弹性体形变的量值，并由电子电路转换成电信号输出。为叙述方便，简称以上由单只低热膨胀系数材料弹性体及相应的物体形变遥测系统单元组成的系统为单点计重系统。

2、对单点计重系统进行重量遥测输出值标定，建立《单点计重系统遥测输出值对照表》。

3、建立重力分配装置，把欲检测重力同步无损失的分配到不在同一直线上的N(N≥3)点，对每一点，配置相互独立的单点计重系统。为叙述方便，简称以上由N套独立单点计重系统及重力分配装置组合构成的重量计量系统为N点计重系统。

4、把一未知量值的重力施加到N点计重系统，同步检测出每一单点计重系统输出的遥测电信号，根据已经建立好的《单点计重系统遥测输出值对照表》，应用数学方法，计算出每一单点计重系统受到的重力量值。

5、对所有单点计重系统受到的重力量值求和，求得的重力量值总和即是施加到N点计重系统上的真实重量量值。

所述N点计重系统及称重方法构成完整的无角差、热稳定性良好的称重装置。

作为说明的是，本实施例使用的主控芯片型号为HT32F1656，所有实施例中，子承力体1、支撑座4、承力刚体8、传力锥体7、同步刚体10所用材料优选为刚性碳纤维复合材料，碳纤维复合材料是最近些年来迅速兴起的新型材料，由于碳纤维复合材料具有高强度、高模量、密度低、耐疲劳性好、热膨胀系数小等突出优点，在航空、航天等高科技领域获得了广泛的应用。由碳纤维复合材料制成的碳纤维复合材料弹性体具有比强度高，弹性好，热稳定性好，耐疲劳性好的显著特点，正是这些特点使得碳纤维复合材料弹性体特别适合设计制作单点计重系统的关键部件-弹性体3。在其他实施例中，弹性体3可以采用铍青铜、弹簧钢等替代材料制成。

作为说明的是，物体形变遥测系统，是一套机械、光学、电子综合测量系统，其重要性能特点就是可以在无物理接触条件下，准确的测量出被测物体的物理形变量或位移量，而测量过程本身对被测物体的物理形变量或位移量无任何影响，特别是不能产生对系统性能有影响的额外热量。其测量结果以电信号形式输出，既可以是模拟量，也可以是数字量。常见的形变遥测系统如激光测距系统、光电感应测距系统、超声波测距系统、电磁感应测距系统、电容式测距系统等。另外，物体形变遥测系统也可以理解为物体位移遥测系统。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种单点计重系统，其特征在于：包括

弹性体，其由低热膨胀系数材料制成，所述弹性体具有固定安装位、称重位和位移变形位，所述弹性体通过安装位与外部刚性连接，被测物施力在所述弹性体称重位；

物体形变遥测系统，包括监测组件和被监测装置，所述被监测装置连接在弹性体的位移变形位；

在弹性体承受被测物施力后使所述位移变形位的位置发生改变，从而通过监测组件检测被监测装置的位移距离，以计算被测物的重量。

2.根据权利要求1所述的单点计重系统，其特征在于：所述单点计重系统还包括子承力体和支撑座，所述弹性体为横置的“U”形结构，支撑座安装在弹性体下侧延伸部的底面，所述子承力体安装在弹性体上侧延伸部的顶面，所述被监测装置安装在弹性体上侧延伸部的底面。

3.根据权利要求1所述的单点计重系统，其特征在于：所述单点计重系统还包括子承力体，所述弹性体包括由竖直延伸体和水平延伸体组成的“L”形结构，所述竖直延伸体下端固定，水平延伸体的第一端连接在竖直延伸体的上端，所述被监测装置设置在水平延伸体底面的中部，所述子承力体设置在水平延伸体第二端的底部。

4.根据权利要求1所述的单点计重系统，其特征在于：所述单点计重系统还包括子承力体和支撑座，所述弹性体为条板状，所述支撑座设置在弹性体的底面第一端部，所述子承力体设置在第二端部的顶面，所述被监测装置设置在第二端部的底面。

5.根据权利要求1所述的单点计重系统，其特征在于：所述单点计重系统还包括子承力体和同步刚体，所述弹性体为主体垂向设置并呈螺旋上升状，所述弹性体下端固定，所述同步刚体为水平设置的条形体，弹性体的上端连接在同步刚体的第一端的底面，所述被监测装置连接在同步刚体第二端的底面，所述子承力体设置在同步刚体的顶面。

6.称重装置，包括至少3个如权利要求2-5任一项所述的单点计重系统，其特征在于：所述称重装置还包括承力刚体，所述子承力体与所述弹性体连接表面为第一表面，所述承力刚体连接在子承力体的第二表面，且第一表面和第二表面相互背向，所述承力刚体为平板状，且所述单点计重系统分别设置在承力刚体底面的边角处或承力刚体底面边缘的中部。

7.根据权利要求6所述的称重装置，其特征在于：所述第一表面为子承力体的底面时，所述子承力体为半球窝槽状，且半球窝槽向上设置；所述承力刚体的底部设有若干个传力锥体，所述传力锥体位置与所述子承力体的数量相同且位置对应，且传力锥体的尖端朝下设置，所述承力刚体通过传力锥体下端插入子承力体半球窝槽内的方式与子承力体连接。

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