利用计算机和虚拟仪器软件平台构造地磅的方法简单易学、高效、功能易于扩展，其应 用前景广阔。

一、引言

地磅衡重数据往往与原材料消耗、货物贸易 交接、运费计算等密切相关，因此有关业务部门需 口与计算机相连，把称重结果自动录入数据库，然后进行汇总统计等处理，以供信息系统使用。然而 这种情况既需要仪表又需要计算机，显得繁琐和浪 费。为此，在本文中笔者提出一种直接利用计算机 来代替仪表的解决方案，供参考。

二、通用地磅的构成

我们先来分析一下地磅的构成。地磅近十年来发展速度很快，在港口、矿山、货场等 场合用途广泛，巳基本取代了杠杆式机械地中衡和 机电结合式地中衡。地磅安装维护简单，技 术成熟，产品标准化程度高，互换性、通用性强’且 仪表功能多，带有外置标准接口，通过功能设置和 软件配合，可与计算机进行数据传输。其基本结构 都是由承重台、传感器、接线盒、仪表等构成。

采用模拟式传感器的汽车衡，从传感器电缆输 出的是电压信号，该信号输入仪表后，可进行放大、 采样、A/D转换、运算处理等，得出最后的称重结 果并显示，也可通过接口送打印机打印。接线盒中 有多个传感器信号进行平衡和补偿调节的电路。

采用数字式传感器的地磅，其信号放大、采 样、A/D转换己集成在传感器内部，从传感器电缆 输出的是数字信号，输入仪表后，直接进行运算处 理，得出最后的称重结果并显示或打印。对多个数 字传感器信号的平衡和补偿由称重软件完成。其优 点是，数字信号传输稳定，抗干扰能力强，仪表结构 简化，智能化程度高，可对某些传感器的故障进行 自动诊断。而缺点是成本高，价格昂贵。

三、虚拟仪器及技术优势

虚拟仪器是在硬件技术不断向高性能、模块 化、智能化方向发展，系统总线标准更加先进和规 范的基础上发展起来的。具体地说，是通过在计算 机上加一组硬件和软件，来实现对测量过程的控 制。硬件是符合某种总线标准如GPIB、VXI等）的 功能单元，主要解决信号的放大、采样、输入和输出 等问题；软件则是利用计算机的强大的信息处理能 力，完成信号处理、功能设置、操作界面设置等任 务。

虚拟仪器的技术优势主要表现在：①人机界面 友好，可模拟现实仪器的面板样式和功能，操作简 单易学；②对同类被测对象的测量过程统一、标准， 工作效率高；③硬件标准化程度高，更新换代简单； ④软件模块化程度高，独立性好，仪器功能易于扩 展;⑤硬件与软件相对独立。

四、利用虚拟仪器技术构造地磅

从第二章的介绍我们知道，承重台、传感器模 拟或数字式）、接线盒等是地磅必备的，无法 用其他技术来替代。利用虚拟仪器技术构造地磅的主要任务是利用计算机硬件和软件来代替 仪表功能，并实现称重数据的运算处理。

1.硬件结构

对于地磅来讲，从传感器到仪表的信号 是单向的，即都是输入仪表的，因此构造虚拟仪器 硬件时，只需要设法将称重信号输入计算机就可满 足要求。对于模拟汽车衡，可以设计一块带有计算 机标准总线接口的信号采集板，完成称重信号（电 压）的放大、采样、滤波、A/D转换、总线接口控制 等功能。对于数字式地磅，可设计一块数据格式 转换板，将从接线盒传过来的数字信号通过总线接 口送给计算机处理。这组硬件放入计算机后，被当 作计算机标准设备对待，因此任一台计算机都可使 用。

2.软件体系结构

虚拟仪器软件首先要具备现实仪器的所有功 能，在此基础上进一步实现功能扩充，如：运算、汇 总、打印、网络数据共享等等。图1是地磅称 重软件流程图。在现实仪表中这一流程是靠单片机 来完成的，例如Motorola公司的51系列单片机, 8031、8039、8051等等，一般都是8位的单片机，适 合于工业控制用，与当前流行的32位个人机相比， 功能自然差得远了。因此，利用高级语言实现称重 软件功能非常容易，如VB，VC，Delphi等。另外，随 着虚拟仪器技术的不断发展，当今巳形成了比较成 熟的虚拟仪器软件体系结构标准或规范 （简称 VISA—virtual instrument soft architecture )，有的公 司巳推出了非常实用、功能非常丰富的虚拟仪器应 用软件。它们是面向对象的独立于设备类型的软件 体系，包含了许多常用标准仪器的功能模块，只需 调用、引用和组合就可组成一台功能丰富的虚拟仪 器，如虚拟示波器、虚拟电压表、虚拟信号发生器等 等。再如，对汽车衡来说，重要的一条是进行斜率 或叫线性）校准。与此运算相关的参数有零点、皮 重、量程、分度数，这时可直接调用一个斜率校准函 数，输入上述参数后得出校准后的斜率，存入计算 机中，就像存入现实仪表中一样。

3.软面板设计

对一现实仪器来说，操作面板是用户与仪器对 话的手段，直接影响用户对仪器的信赖程度。同样， 对虚拟仪器来说也是如此，甚至更为重要。一般的 现实仪器用户，因习惯了简单的操作按钮，若突然 间面对一台计算机可能会显得手足无措，因此设计 一个好的软面板，让用户无需改变以前的操作习 惯，肯定会受到欢迎。图2是一台虚拟地磅软面板的样式，用户按下命令按钮就可进行相应操 作，就像按键盘一样，唯一不同的是用鼠标点击而不是用手指直接按。

从另一个角度来说，软面板也是虚拟仪器功能 设置的一个窗口，用户可通过软面板直接直观地了 解仪器的大概功能。一般来讲，设计虚拟仪器软件， 首先要设计好软面板，确定面板上有哪些命令按 钮，哪些显示信息，然后分别设计子程序模块。当按 动按钮’就激活了相应子程序。

五、需要注意的几个问题 本文中的方案将计算机当成了测试系统的一 部分，既提高了效率、扩展了功能，又降低了成本。 但对衡器产品来讲，还需注意法制管理的问题。我 国计量法、计量检定规程、国际法制计量组织 OIML)的国际建议等都对衡器产品的制造、检验、 试验作了详细的规定，包括技术性能、安全性能、安 装要求、环境要求、稳定性、抗电磁干扰能力等等。 笔者在检索这些资料的过程中，没有发现针对上述 形式衡器的任何特殊规定。但有一条是毋庸质疑 的，只要是衡器，是计量器具，就必须接受政府计量 部门的监督和检定管理。而计算机毕竟比仪表复杂 得多，其硬件和软件出现故障的可能性也相对较 大。因此，建议有关部门能专门制定相应标准和检 定规程，来合理规范和评价这类仪器。从今后技术 发展角度来看，虚拟仪器必将会得到更广泛的应 用，尤其是汽车衡、轨道衡等有固定使用场所的衡 器，特别适合向这种形式发展。国内外市场上巳经 出现的微机动态轨道衡，就是没有仪表直接用微机 显示和记录数据的，不过它的称重软件是特定的、 专用的，尚不具备通用性和开放性。