高精度智能电子分析天平

分析天平是广泛应用的精密质量计量仪器。目前国内多使用机械分析天平, 称量速度慢, 操作十分麻烦, 校准与去皮重运算等均得由人工完成。我们研制成功度为0.l m g( 即万分之一克) , 量程为O ~ 2 0 0 9 的智能电子分析天平, 于1 9 8 6 年在长沙通过技术鉴定。本电子分析天平去掉了传统机械天平的横梁与刀口, 以全电子形式出现, 应用电磁力反馈平衡零位法原理, 采用.单片微处理机系统进行实时控制与数据处理, 实现了天平的电子化、数字化与智能化。由于采用了多级温度补偿、分层数字滤波及程序自动跟踪技术等硬、软件措施, 有效地削弱了千扰和漂移带来的称量误差, 相对精度高达两百万分之一, *, 达到了80 年代初的先进水平。本电子分析天平具有自动称量、自动去皮重、自动校准、自动显示超载, 自动诊断故障、双向读数及累加等功能。被称物体放到称盘上, 5 秒钟内即自动显示出重量, 其称量之快功能之强是机械天平*的, 深受用户欢迎。本电子分析天平称2 0 0 9 物体时, 要求度为0.0 0 0 1 9 , 此时A / D 转换器输出的数字量为2 0 0 0 0 0 0 个分度值, 要求每次称量均到一个分度值, 而每个分度值对应于A / D转换器的输入信号只有几微伏, 各种随机千扰信号的幅值远远超过它, 这对信号处理提出了苛刻要求。

   为此我们不但采用各种硬件抗千扰与隔离技术, 在软件方面也采用了如下特殊措施。采用分层数字毖波技术保证高精度，公共阻抗藕合、互感磁藕合、互容静电合、反射及电源波动等因素均会引起随机干扰, 其频率有高频、低频及超低频, 形状也多种多样。我们针对不同频率、不同形状的干扰信号, 采用不同的数字滤波算法, 对称量数据进行分层滤波处理, 收到了显著的滤波效果。采用程序跟踪技术保证称皿的重现性由于温度等因素的变化, 引起放大器及其他电路元件参数发生变化, 使电子分析天平在称同一物体时, 其称量结果随时间单方向缓慢漂移, 有时数分钟才变化一个分度值, 用一般数字滤波技术无法消除。我们设计了程序自动踉踪消除漂移技术。称量时微处理机随时记录与分析称量数据, 发现漂移, 立即转修正程序进行修正, 保证了称量结果的重现性。线性化处理保证天平的线性度称量时, 微处理机采集的称量数据与被称物体重量之间, 并非直线关系, 而是一条略呈弯曲状的单调上升的曲线。我们利用分段直线拟合法, 对称量数据进行线性化处理, 确保本电子分析天平的线性度( 土o·Zm go本电子分析天平软件系统还具有计算物体的重量、自动去皮重、自动显示超载、自动诊断故障、数据转换、显示称量结果等功能。采用分层的模块式结构, 程序查询与中断控制兼用