高精度智能電子分析天平

分析天平是廣泛應(yīng)用的精密質(zhì)量計量儀器。目前國內(nèi)多使用機(jī)械分析天平, 稱量速度慢, 操作十分麻煩, 校準(zhǔn)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(shù)鑒定。本電子分析天平去掉了傳統(tǒng)機(jī)械天平的橫梁與刀口, 以全電子形式出現(xiàn), 應(yīng)用電磁力反饋平衡零位法原理, 采用.單片微處理機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實時控制與數(shù)據(jù)處理, 實現(xiàn)了天平的電子化、數(shù)字化與智能化。由于采用了多級溫度補(bǔ)償、分層數(shù)字濾波及程序自動跟蹤技術(shù)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(dá)兩百萬分之一, *, 達(dá)到了80 年代初的先進(jìn)水平。本電子分析天平具有自動稱量、自動去皮重、自動校準(zhǔn)、自動顯示超載, 自動診斷故障、雙向讀數(shù)及累加等功能。被稱物體放到稱盤上, 5 秒鐘內(nèi)即自動顯示出重量, 其稱量之快功能之強(qiáng)是機(jī)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(zhuǎn)換器輸出的數(shù)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(yīng)于A / D轉(zhuǎn)換器的輸入信號只有幾微伏, 各種隨機(jī)千擾信號的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù), 在軟件方面也采用了如下特殊措施。采用分層數(shù)字毖波技術(shù)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(jī)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(shù)字濾波算法, 對稱量數(shù)據(jù)進(jìn)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(shù)保證稱皿的重現(xiàn)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(shù)發(fā)生變化, 使電子分析天平在稱同一物體時, 其稱量結(jié)果隨時間單方向緩慢漂移, 有時數(shù)分鐘才變化一個分度值, 用一般數(shù)字濾波技術(shù)無法消除。我們設(shè)計了程序自動踉蹤消除漂移技術(shù)。稱量時微處理機(jī)隨時記錄與分析稱量數(shù)據(jù), 發(fā)現(xiàn)漂移, 立即轉(zhuǎn)修正程序進(jìn)行修正, 保證了稱量結(jié)果的重現(xiàn)性。線性化處理保證天平的線性度稱量時, 微處理機(jī)采集的稱量數(shù)據(jù)與被稱物體重量之間, 并非直線關(guān)系, 而是一條略呈彎曲狀的單調(diào)上升的曲線。我們利用分段直線擬合法, 對稱量數(shù)據(jù)進(jìn)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(tǒng)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、顯示稱量結(jié)果等功能。采用分層的模塊式結(jié)構(gòu), 程序查詢與中斷控制兼用