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*種具有示值漂移自動消除能力的電子天平概述：

1引言

為推進*等級砝碼配套電子天平國產化,北京航天計量測試技術*投入人力物力,研制了*臺20kg杠桿式全自動電子天平。測試表明,其計量技術性能取得了較大提*,是**款可以作為配套設備檢定E1等級公斤組(2kg～20kg)砝碼的電子天平。在研制過程中,為消除電子天平示值漂移的影響,對電子天平作了特殊的設計,并根據其特性,采用了適合的算法,本文對這些情況進行了介紹。

2示值漂移消除的基本原理

質量計量的*建議R111中,明確表述采用ABBA或ABA循環可以消除示值漂移,這也是在《JJG99-2006砝碼檢定規程》中,明確要求砝碼檢定需采用以上兩種循環*的主要原因。示值漂移消除的基本原理見圖1,以ABBA循環為例。圖中,標準砝碼或被檢砝碼每次稱量都會伴隨示值漂移,但具體到用*個ABBA循環作為*個有效測量數據時,得到的是標準砝碼和被檢砝碼的差值,這也是砝碼檢定*需要的結果,即只要差值不變或變化在可接受的范圍內,實驗結果就可以接受。如上*述,示值漂移的消除并不困難,只要采用ABBA或ABA的閉環循環方式即可實現。現實工作中,*卻沒能生產出具有這種示值漂移消除功能的電子天平。究其原因,圖1*示的橫坐標,即時間量成為*個非常重要的制約因素,因為沒有人能做到多次稱量中,每次的時間間隔相同或相近,如果時間間隔變化較大,這種方法對于示值漂移的消除能力就顯得非常有限。可見,研制具有這種稱量時間間隔*致的電子天平,是實現電子天平示值漂移消除的前提,據此思路,我們研制了*臺全自動電子天平。

3全自動電子天平的介紹

為實現每次稱量時間間隔相同,設計了如圖2*示的電子天平總體結構,完成了砝碼的全自動稱量。稱量時,可根據被測砝碼的實際需要和《JJG99-2006砝碼檢定規程》的要求,定制電子天平工作流程。可定制的內容包括砝碼檢定的循環方式(ABBA或ABA)及循環次數等。完成電子天平工作流程定制后,可加載標準砝碼和被檢砝碼于指定位置,發送命令,啟動稱量,電子天平自動測得被檢砝碼的修正值。

4電子天平示值漂移消除前后比較

表1中,重復性是10次測量結果消除漂移后的標準偏差。可見,本電子天平在計算重復性時,*先消除了示值漂移對測量結果的影響。以下,通過對比分析示值漂移對測量結果的影響。4.1不做示值漂移消除的情況

在全自動電子天平自動記錄的數據中,任意抽取對2kg砝碼計量的原始數據*份,20次測量原始數據見表2。根據測量的基本理論,測量次數越多,越接近真值,其平均值的標準偏差越小。計算砝碼A和B稱量時示值的平均值的標準偏差,均為0.42mg。

4.2消除示值漂移的情況

根據《JJG99-2006砝碼檢定規程》,定制AB2BA循環方式,以每次循環的結果為*個有效測量值,其計算方法根據式1，

4.3示值漂移消除的實現

結果研制完成的具有示值漂移自動消除功能的電子天平,可以按照ABBA或ABA循環,分別定制電子天平的工作流程。對每個具體的工作流程,把*系列測試結果,按照每個循環得到*個有效稱量數據(以AB之間的距離表示)進行連線。就是實際工作過程中,砝碼示值的連線圖,圖中標準砝碼與配重砝碼的質量差值用紅線表示,被檢砝碼與配重砝碼的質量差值用綠線表示,只要稱量過程中,紅線和綠線基本保持平行,不論其斜率如何,稱量結果都是有效的。

5結束語

通過比較,可以看出,采用本方法,能消除示值漂移對測量結果的影響,對提*電子天平的計量技術性能意義重大。但示值漂移的消除,必須以全自動稱量為基礎,控制每次稱量時間間隔。這種完全以時間作為控制量的控制方法存在*定的缺陷,可能存在粗大誤差,關于粗大誤差的消除方法,將另行撰文介紹。