高準確度質(zhì)量稱量一般采用電磁力反饋平衡零 位法原理, 但稱重儀器結(jié)構(gòu)復雜, 測量速度較慢, 稱 量數(shù)據(jù)容易受噪聲干擾, 稱量的穩(wěn)定性和準確度受 到影響。德國 Sartorius、瑞士 Mettler-Toledo 等國 外公司生產(chǎn)的電子分析天平采用了比傳統(tǒng)的多級杠 桿結(jié)構(gòu)式傳感器分辨率高 10 倍的單模塊傳感器, 具 有可靠性好、靈敏度高、準確度高、抗噪聲能力強等特點, 大大降低了數(shù)據(jù)預處理難度。

國內(nèi)生產(chǎn) 的電子分析天平因受制造工藝技術制約, 仍采用多 級杠桿結(jié)構(gòu)式電磁力平衡傳感器, 其結(jié)構(gòu)復雜, 部 件連接件多, 且稱量電路結(jié)構(gòu)復雜, 質(zhì)量稱量容易 受噪聲干擾, 數(shù)據(jù)信息處理難度高。以稱量分辨 率為 0.1 mg 電子分析天平為例, 國產(chǎn) 0.1 mg 電子天平在穩(wěn)定性、靈敏度、可靠性等方面與國際水平有 明顯差距, 如傳感器裝配復雜, 可靠性低, 長時間稱 量穩(wěn)定性不好, 如何提高國內(nèi)電子分析天平的計量性能一直是國內(nèi)天平行業(yè)的研究熱點。

為此, 本文在國內(nèi)現(xiàn)有的多級杠桿結(jié)構(gòu)式電磁 力平衡傳感器基礎上, 對電子分析天平進行了電路 優(yōu)化設計, 充分利用 ?-Σ 型 A/D 轉(zhuǎn)換器集成度高、 單片機信息處理能力強的特點, 提出并建立了電子 分析天平的自適應濾波方法和多閾值判別方法, 實 現(xiàn)了電子分析天平的快速、準確稱量, 研制的量程 210 g、分辨率 0.1 mg 的電子分析天平響應時間<0.3 秒, 穩(wěn)定時間≤4 秒, 稱量的最大允許誤差 MPE≤ ± 0.3mg, 優(yōu)于國家標準《JJG 1036-2008 電子天平檢 定規(guī)程》規(guī)定的一級天平示值誤差指標。

本文提出的自適應濾波方法與多閾值判別方法 比較好地兼顧了電子分析天平的穩(wěn)定性和靈敏度二 者關系, 完全達到了系統(tǒng)設計要求, 滿足了國內(nèi)天 平生產(chǎn)與應用的需要。在此基礎上研制的量程 210 g、 分辨率 0.1 mg 的電子分析天平具有稱量誤差小、重 復性好的特點, 性能優(yōu)于國內(nèi)同類產(chǎn)品。樣機試用半 年以來, 運行可靠、穩(wěn)定性好、響應速度快, 已投入 批量生產(chǎn)。

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