高準確度質量稱量一般采用電磁力反饋平衡零 位法原理, 但稱重儀器結構復雜, 測量速度較慢, 稱 量數據容易受噪聲干擾, 稱量的穩定性和準確度受 到影響。德國 Sartorius、瑞士 Mettler-Toledo 等國 外公司生產的電子分析天平采用了比傳統的多級杠 桿結構式傳感器分辨率高 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, 大大降低了數據預處理難度。

國內生產 的電子分析天平因受制造工藝技術制約, 仍采用多 級杠桿結構式電磁力平衡傳感器, 其結構復雜, 部 件連接件多, 且稱量電路結構復雜, 質量稱量容易 受噪聲干擾, 數據信息處理難度高。以稱量分辨 率為 0.1 mg 電子分析天平為例, 國產 0.1 mg 電子天平在穩定性、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 量穩定性不好, 如何提高國內電子分析天平的計量性能一直是國內天平行業的研究熱點。

為此, 本文在國內現有的多級杠桿結構式電磁 力平衡傳感器基礎上, 對電子分析天平進行了電路 優化設計, 充分利用 ?-Σ 型 A/D 轉換器集成度高、 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, 穩定時間≤4 秒, 稱量的最大允許誤差 MPE≤ ± 0.3mg, 優于國家標準《JJG 1036-2008 電子天平檢 定規程》規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定性和靈敏度二 者關系, 完全達到了系統設計要求, 滿足了國內天 平生產與應用的需要。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, 性能優于國內同類產品。樣機試用半 年以來, 運行可靠、穩定性好、響應速度快, 已投入 批量生產。

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