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高精度智能電子分析天平

分析天平是廣泛應用的精密質量計量儀器。目前國內多使用機械分析天平, 稱量速度慢, 操作十分麻煩, 校準與去皮重運算等均得由人工完成。我們研制成功度為0.l m g( 即萬分之一克) , 量程為O ~ 2 0 0 9 的智能電子分析天平, 于1 9 8 6 年在長沙通過技術鑒定。本電子分析天平去掉了傳統機械天平的橫梁與刀口, 以全電子形式出現, 應用電磁力反饋平衡零位法原理, 采用.單片微處理機系統進行實時控制與數據處理, 實現了天平的電子化、數字化與智能化。由于采用了多級溫度補償、分層數字濾波及程序自動跟蹤技術等硬、軟件措施, 有效地削弱了千擾和漂移帶來的稱量誤差, 相對精度高達兩百萬分之一, *, 達到了80 年代初的先進水平。本電子分析天平具有自動稱量、自動去皮重、自動校準、自動顯示超載, 自動診斷故障、雙向讀數及累加等功能。被稱物體放到稱盤上, 5 秒鐘內即自動顯示出重量, 其稱量之快功能之強是機械天平*的, 深受用戶歡迎。本電子分析天平稱2 0 0 9 物體時, 要求度為0.0 0 0 1 9 , 此時A / D 轉換器輸出的數字量為2 0 0 0 0 0 0 個分度值, 要求每次稱量均到一個分度值, 而每個分度值對應于A / D轉換器的輸入信號只有幾微伏, 各種隨機千擾信號的幅值遠遠超過它, 這對信號處理提出了苛刻要求。

   為此我們不但采用各種硬件抗千擾與隔離技術, 在軟件方面也采用了如下特殊措施。采用分層數字毖波技術保證高精度，公共阻抗藕合、互感磁藕合、互容靜電合、反射及電源波動等因素均會引起隨機干擾, 其頻率有高頻、低頻及超低頻, 形狀也多種多樣。我們針對不同頻率、不同形狀的干擾信號, 采用不同的數字濾波算法, 對稱量數據進行分層濾波處理, 收到了顯著的濾波效果。采用程序跟蹤技術保證稱皿的重現性由于溫度等因素的變化, 引起放大器及其他電路元件參數發生變化, 使電子分析天平在稱同一物體時, 其稱量結果隨時間單方向緩慢漂移, 有時數分鐘才變化一個分度值, 用一般數字濾波技術無法消除。我們設計了程序自動踉蹤消除漂移技術。稱量時微處理機隨時記錄與分析稱量數據, 發現漂移, 立即轉修正程序進行修正, 保證了稱量結果的重現性。線性化處理保證天平的線性度稱量時, 微處理機采集的稱量數據與被稱物體重量之間, 并非直線關系, 而是一條略呈彎曲狀的單調上升的曲線。我們利用分段直線擬合法, 對稱量數據進行線性化處理, 確保本電子分析天平的線性度( 土o·Zm go本電子分析天平軟件系統還具有計算物體的重量、自動去皮重、自動顯示超載、自動診斷故障、數據轉換、顯示稱量結果等功能。采用分層的模塊式結構, 程序查詢與中斷控制兼用