电子分析天平温度漂移补偿方法研究

发布时间：2020-06-04 19:14

【摘要】：电子分析天平是一种高精密仪器,具有去皮重、自动校准、自动显示、自动故障检测等多种功能,广泛应用于科研、工业、国防等领域的精密质量计量。由于基础材料、精密制造工艺水平低,装配技术落后,电磁力平衡传感器缺乏基础研究等问题,与国际先进水平相比,国内电子分析天平尚有一定的差距,特别是在电子分析天平的温度补偿方面,国内目前使用的硬件补偿方式调试过程繁琐,精度低,不能满足电子分析天平高精度的要求,无法保证电子分析天平的计量性能。针对电磁力平衡传感器、动圈、参考基准、取样电阻等温度敏感材料会随着环境温度变化和线圈发热引起温度漂移进而影响电子分析天平计量性能的问题,本文简要介绍国内外电子分析天平温度漂移补偿研究现状,引出了本课题研究的背景及意义;在介绍电子分析天平的工作原理和温度漂移概念的基础上,对电子分析天平温度漂移的磁路元件、电路元件仪器机械称重结构等引起电子分析天平温度漂移误差的原因进行深入的分析,并通过建立电子分析天平磁路结构的ANSYS温度场仿真模型仿真温度对电子分析天平磁路机构造成的影响;然后分析现有电子分析天平所采用的永磁体材料并进行永磁体材料的选型,通过对电子分析天平硬件补偿方原理进行分析,提出了一种基于PT1000的硬件电路温度补偿方法,并简要介绍了一些改善永磁体磁稳定性的加工处理方法;通过对比目前电子分析天平软件补偿方法的优缺点,提出了一种基于支持向量机的电子分析天平温度漂移补偿方法,然后通过ANSYS仿真分析合理确定电子分析天平的温度检测点,建立基于支持向量机的电子分析天平温度漂移误差模型并进行温度补偿;最后通过电子分析天平温漂补偿模型的具体实现和验证实验,对比分析电子分析天平温度漂移补偿前后的计量性能。实验验证的结果表明,采用本文研究的补偿方法,对量程200g、分辨力0.1 mg的电子分析天平进行补偿检验,结果表明全量程内的示值误差绝对值≤0.3mg,优于国家标准《GB/T 26497-2011电子天平》规定的Ⅰ级天平对温度漂移指标的要求。
【图文】：

电磁力平衡传感器,单模块

稳定性提高一倍，所有计量指标的差异都减少到无法察觉的水平，分析天平的计量准确性有着十分重要的意义。相比传统的称重传感器．模块传感器分辨率提高１０倍，，可达２０００万分之一；并且单模块传感一温度变化的特性，可以减少温度补偿的误差，大大提高了测量的可靠外，单模块传感器的使用寿命长，更加能适应恶劣环境且研发周期短、［６］ｔ例如赛多利斯的高精度称重传感器ＷＺＶ１．５ＳＥ，梅特勒的超小型模块ＷＭＣ２５－ＳＨ，分辨率均达到Ｏ．Ｏｌｍｇｌ＇梅特勒单模块称重传感１所示。逡逑电子分析天平在国内市场有着广泛的需求，广泛应用于医疗研宄、工业、国防和科学实验研宄等各个领域，然而相比于国外电子分析天平，器等制造工艺、软件方面上的落后，尤其是温度漂移等关键因素的影国内电子分析天平产品只能在低端市场竞争，同质化严重，十分不利分析天平行业的健康发展，致使电子天平行业面临着前所未有的严峻，进行电子分析天平关键技术的研究，尤其是电子分析天平温度漂移的研宄己迫在眉睫。逡逑

电子分析天平,直接驱动,工作原理,电磁力平衡传感器

路结构的代表企业是瑞士梅特勒集团［７＿｜２】。逡逑（１）直接驱动式电子分析天平工作原理逡逑如图２．丨为直接驱动式电子分析天平的工作原理图，由电磁力平衡传感器和逡逑直接驱动式电路组成。逡逑丨彳．逦．－．Ｉｊｄ］逦奥？逡逑图２．１直接驱动式电子分析天平工作原理逡逑当秤盘加载物体后，电磁力平衡传感器初始平衡位置被打破，物体的重力会逡逑导致遮光片的位置发生改变，光敏二极管Ａ、Ａ接收到发光管Ｄ的光量变化，逡逑产生电流信号，经信号调理和ＰＩＤ调节得到与加载物体质量Ｗ成正比的电流／，逡逑线圈在电磁力平衡传感器中永磁体的磁场作用下产生与重力力矩方向相反的电磁逡逑力Ｆ直至光电检测信号为零。此时，动圈电流／在永磁体磁场作用下产生的电磁逡逑７逡逑
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH715.116

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