能量天平悬挂系统初始位姿识别方法

发布时间：2021-03-25 04:51

　　溯源至普朗克常数的能量天平法由于悬挂系统的初始位姿不理想,电磁力与砝码重力之间很难达到理想的平衡状态,总会不可避免地产生水平力与转矩,进而引起准直误差。立足于能量天平悬挂系统的准直误差的产生机理,结合能量天平悬挂系统的力学和电磁学特性,分析并建立悬挂系统初始位姿与寄生位移之间的数学模型,为准直误差的抑制奠定理论基础。 

【文章来源】：计量学报. 2020,41(03)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

悬挂线圈水平力示意图

当悬挂线圈与激励线圈不理想同轴时，悬挂线圈受到的垂直作用力Fz不作用在悬挂线圈的重心上。此时悬挂线圈在激励磁场中的相对位置示意图如图2所示。根据图2中的几何关系，当悬挂线圈产生偏心e时，悬挂线圈上的某点至O的距离可以表示为:

由于悬挂线圈是通过柔性铰链自由悬挂在质量比较器下方，因此当悬挂线圈因为初始姿态偏斜而受到水平力时，悬挂线圈会产生沿着单摆轨迹的横向运动，进而产生转矩与水平力的连锁耦合。当悬挂线圈最终达到力平衡状态时，线圈的平衡位姿与初始位姿必然密切相关。如图3所示。图3中Fe为电磁力，Fe,z、Fe,x分别为电磁力在z轴和x轴的分量，ms为悬挂线圈的质量。当悬挂线圈受到向下的电磁力且初始姿态与水平面存在夹角α时，该线圈最终会平衡在线圈连杆与竖直方向夹角为θ的位置上。电磁力的大小与被测砝码重力的大小相同[15]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]论新国际单位制（SI）的“秒制”特征及其未来发展[J]. 宋明顺,方兴华,马爱文,吴增源.  计量学报. 2019(04)
[2]能量天平水平安培力与电磁转矩引起对准能量误差的评估[J]. 曾涛,鲁云峰,李正坤,张钟华,陈乐,陈小明.  计量学报. 2018(06)



本文编号：3099061