電子分析天平詳細介紹

電子分析天平是一種集傳感器技術(shù)、電磁學(xué)、模擬和數字電子技術(shù)、智能信息處理、材料、結構力學(xué)、精密機械及制造等多學(xué)科技術(shù)為一體的高尖端精密計量?jì)x器，在國防、醫藥、質(zhì)量控制、實(shí)驗室等領(lǐng)域廣泛應用。電磁力平衡傳感器是電子分析天平的核心部件。

目前，我國的傳感器設計還處于仿制階段，缺乏基礎研究，無(wú)法保證傳感器的靈敏度、穩定性、一致性等性能。電磁力平衡傳感器由于受基礎材料、精密制造工藝等方面的限制，敏感元件永磁元件簧片與永磁體材料散度大，導致電子分析天平漂移量大、穩定性差、響應時(shí)間長(cháng)、示值誤差大。

廣

因此，為了保證電子分析天平的計量性能，國內學(xué)者開(kāi)展了漂移補償、非線(xiàn)性補償、信息處理等一系列研究。然而，目前對電磁力平衡傳感器機械稱(chēng)重機構、永磁體磁路機構等基礎的設計與研磨缺乏基本的設計與研究，缺乏對電子分析天平的漂移機理與非線(xiàn)性影響的全面分析以及有效的智能檢測和信息處理方法的研究，無(wú)法彌補電子分析天平計量性能的影響。

基于國內現有的基礎材料、精密制造工藝水平，針對現有電子分析天平研磨存在的不足，主要開(kāi)展了以下幾方面的工作：

針對現有電磁平衡傳感器基礎研究不足的問(wèn)題，建立了一種基于能量守恒定律的機械稱(chēng)重機構的受力模型，對其敏感元件的等效剛度進(jìn)行了優(yōu)化設計，有效地保證了傳感器的靈敏度和穩定度指標；通過(guò)理論分析與仿真，對敏感元件承載簧片、支點(diǎn)簧片、吊帶簧片的尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設計，建立了基于 ANSYS的永磁體磁路結構工程模型，并通過(guò)理論分析與仿真實(shí)驗驗證了優(yōu)化設計后永磁體磁路結構的合理性，并優(yōu)化設計了該結構的最優(yōu)尺寸，并根據 ANSYS建立了永磁體磁路結構模型，并通過(guò)理論分析與仿真實(shí)驗驗證了優(yōu)化設計后永磁體磁路結構的合理性，優(yōu)化設

(2)針對現有電子分析天平溫度漂移與時(shí)間漂移補償方法滯后及示值漂移大等問(wèn)題，對電子分析天平溫度漂移和時(shí)間漂移機理進(jìn)行了深入分析。采用基于溫度漂移的微分反饋光電檢測電路和恒流源接收電路，克服了溫度對機電平衡位置的影響；采用了基于多點(diǎn)溫度的永磁體改進(jìn)、智能標定、元器件優(yōu)化等多項措施，有效地降低了電子分析天平的時(shí)漂影響；針對永磁體、線(xiàn)圈等溫度敏感部件的溫升特性，建立了基于多點(diǎn)溫度檢測的永磁體與線(xiàn)圈溫度軟測量數學(xué)模型；結合溫度漂移試驗研判法，建立了基于溫度漂移和溫度漂移的數學(xué)模型�；�于時(shí)間漂移實(shí)驗研究，提出了一種基于零位跟蹤技術(shù)的電子分析天平時(shí)間漂移自動(dòng)補償方法。以上方法有效地解決了永磁體材料分散帶來(lái)的影響，實(shí)現了電子分析天平溫漂和時(shí)漂的自動(dòng)補償。

(3)針對現有的電子分析天平非線(xiàn)性補償方法復雜、示值誤差大的缺點(diǎn)，深入分析了線(xiàn)圈電流磁效應和熱效應對電子分析天平非線(xiàn)性特性的影響，建立了基于 ANSYS的單線(xiàn)圈永磁體磁路、單線(xiàn)圈鐵心磁路和雙線(xiàn)圈永磁體磁路的電流磁效應分析模型，模擬實(shí)驗研究了電流磁效應產(chǎn)生的附加磁感應強度以及附加磁場(chǎng)對電子分析天平非線(xiàn)性的影響；通過(guò)理論分析與仿真實(shí)驗綜合得到線(xiàn)圈電流磁效應與熱效應用下的電子分析天平非線(xiàn)性輸出數學(xué)模型；通過(guò)理論分析與仿真實(shí)驗綜合得到了電子分析天平非線(xiàn)性輸出數學(xué)模型，并通過(guò)理論分析與仿真實(shí)驗綜合得到了電子分析天平非線(xiàn)性輸出數學(xué)模型，并提出了一種基于牛頓插值的非線(xiàn)性補償方法，并對電子分析天平的非線(xiàn)性特性及電子分析天平的非線(xiàn)性特性進(jìn)行了理論分析與仿真實(shí)驗綜合，建立了一種基于牛頓插值的非線(xiàn)性補償方法，保證了電子分析天平在全量程范圍內具有較好的線(xiàn)性特性，并通過(guò)理論分析與仿真實(shí)驗綜合得到了線(xiàn)圈電流磁效應和熱效應對電子分析天平非線(xiàn)性輸出數學(xué)模型的影響，模擬實(shí)驗研究了電流磁效應產(chǎn)生的附加磁感應強度以及附加磁場(chǎng)對電子分析天平非線(xiàn)性的影響，并通過(guò)理論分析與仿真實(shí)驗綜合得到了線(xiàn)圈電流磁效應和熱效應對電子分析天平

(4)針對現有電子分析天平稱(chēng)重響應時(shí)間長(cháng)、穩定性差等問(wèn)題，提出了基于卡爾曼濾波器和基于多級閾值約束的稱(chēng)重信息判別方法，有效地兼顧了電子分析天平的靈敏度和穩定性，提高了響應速度，縮短了穩定時(shí)間。