一種電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤裝置及方法，由一個(gè)防風(fēng)罩(1)，一個(gè)秤盤(2)，一個(gè)電磁力平衡傳感器(3)，一個(gè)信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換部分(4)，一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元(5)，一個(gè)玻璃門開關(guān)檢測傳感器(6)，一個(gè)鍵盤(7)，一個(gè)LCD液晶顯示屏(8)依次連接而成。本發(fā)明能在電子分析天平玻璃門打開時(shí)自動(dòng)開啟零點(diǎn)跟蹤功能，在玻璃門關(guān)閉時(shí)自動(dòng)關(guān)閉零點(diǎn)跟蹤功能，能自主選擇是否開啟零點(diǎn)跟蹤的功能。
【專利說明】一種電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子分析天平【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤裝置及方法，具體地說涉及一種具有零點(diǎn)跟蹤功能的基于電磁力平衡傳感器的電子分析天平。

【背景技術(shù)】
[0002]在電磁力平衡的電子分析天平中，目前國內(nèi)外采用的電路結(jié)構(gòu)主要有脈寬調(diào)制式和直接驅(qū)動(dòng)式兩種。脈寬調(diào)制式比直接驅(qū)動(dòng)式具有更好的線性度和靈活性，本發(fā)明涉及的電子分析天平采用脈寬調(diào)制式，這種電路結(jié)構(gòu)模型的代表是瑞士 Mettler-Toledo集團(tuán)生產(chǎn)的電子天平。工作原理如下所述。
[0003]物體加載后，遮光片發(fā)生位移，光敏二極管D2輸出電流信號(hào)，該電流信號(hào)經(jīng)信號(hào)變化和PID調(diào)節(jié)輸出的信號(hào)與來自鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)通過比較后，輸出一定寬度的調(diào)制脈沖。該調(diào)制脈沖信號(hào)控制晶體管開關(guān)T的集電極電流，因三極管T集電極的電流與載流動(dòng)圈的電流之和為恒流源Itl的電源，因此，可通過脈寬寬度改變流過動(dòng)圈的電流I，直至立柱恢復(fù)初始平衡位置。此時(shí)電磁力F與被測量物體的重力達(dá)到平衡。如圖3所示。
[0004]經(jīng)上述分析可知，如果將上述調(diào)制脈沖送入計(jì)數(shù)器，由振蕩器輸出的時(shí)鐘脈沖對(duì)脈沖寬度進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以得到脈寬調(diào)制式電子分析天平質(zhì)量計(jì)量的數(shù)學(xué)模型:
[0005]m = aN+b
[0006]式中，N為計(jì)數(shù)值；a、b為與永磁體工作氣隙出的磁感應(yīng)強(qiáng)度、動(dòng)圈導(dǎo)線有效長度、恒流源大小和重力加速度有關(guān)的系數(shù)。
[0007]電子分析天平是十分精密的測量儀器，本發(fā)明所涉及的電子分析天平，它的感量達(dá)到0.1mg0來自外界環(huán)境的空氣對(duì)流、溫度變化、時(shí)間變化、電源波動(dòng)、隨機(jī)誤差干擾等多種因素的影響將會(huì)導(dǎo)致電子分析天平示值的漂移，甚至導(dǎo)致一些錯(cuò)誤。為了克服上述因素的影響，通常電子分析天平會(huì)設(shè)置防風(fēng)罩，并在硬件、軟件兩方面進(jìn)行溫度漂移補(bǔ)償。即使如此，在操作者進(jìn)行去皮操作后，電子分析天平示值為零并處于平衡穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，秤盤上沒有加卸載，示值也會(huì)在零點(diǎn)附近移動(dòng)。
[0008]為了解決上述問題，保證電子分析天平在零點(diǎn)示值的穩(wěn)定性，電子分析天平往往需要設(shè)置一個(gè)且不多于一個(gè)的零點(diǎn)跟蹤裝置。目前已有的方法是，當(dāng)被測物測量值的變化量不超過零點(diǎn)跟蹤寬度(提前設(shè)置)時(shí)，判斷此變化是溫度漂移導(dǎo)致的，電子天平示值保持在零點(diǎn)不移動(dòng)；當(dāng)被測物測量值的變化量超過零點(diǎn)跟蹤寬度，就把新的測量值經(jīng)過零點(diǎn)補(bǔ)償后作為示值顯示出來。零點(diǎn)跟蹤功能并不是所有場合都能工作的，所以已有方法的缺陷在于，沒有做到在必要的時(shí)候可以智能的自動(dòng)開啟或者關(guān)閉零點(diǎn)跟蹤功能，在需要的時(shí)候可以選擇開啟或者關(guān)閉零點(diǎn)跟蹤功能。
[0009]并且，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T26497-2011電子天平》以及R76《非自動(dòng)衡器》國際標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)規(guī)定，電子天平的零點(diǎn)跟蹤裝置應(yīng)在示值為零或者相當(dāng)于毛重為零時(shí)負(fù)的凈重值，天平處于平衡穩(wěn)定、天平修正量不大于0.5d/s時(shí)工作。上述目前零點(diǎn)跟蹤技術(shù)最大的缺陷在于，通常都將零點(diǎn)跟蹤寬度定為0.5d/s。0.5d/s只是國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)提出來的一個(gè)零點(diǎn)跟蹤天平修正量的最大值，直接定為零點(diǎn)跟蹤寬度太過寬泛，天平修正量過大，隨著時(shí)間推移，累積誤差將導(dǎo)致一些錯(cuò)誤。如何獲得準(zhǔn)確可行的電子分析天平零點(diǎn)跟蹤寬度，是零點(diǎn)跟蹤技術(shù)需要進(jìn)一步解決的難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服現(xiàn)有零點(diǎn)跟蹤技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤裝置及方法。其技術(shù)方案如下:
[0011]一種電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤裝置，由一個(gè)防風(fēng)罩1，一個(gè)秤盤2，一個(gè)電磁力平衡傳感器3，一個(gè)信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換部分4，一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元5，一個(gè)玻璃門開關(guān)檢測傳感器6，一個(gè)鍵盤7，一個(gè)IXD液晶顯示屏8依次連接而成，所述玻璃門開關(guān)檢測傳感器6安裝在玻璃門上，用以檢測電子分析天平玻璃門打開或者關(guān)閉的狀態(tài)，并將其輸出信息傳給數(shù)字信號(hào)處理MCU單元5，當(dāng)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元5接收到玻璃門開關(guān)檢測傳感器6的輸出信息為打開狀態(tài)時(shí)，零點(diǎn)跟蹤功能自動(dòng)取消，零點(diǎn)補(bǔ)償值不變，天平示值保持在零點(diǎn)，當(dāng)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元5接收到玻璃門開關(guān)檢測傳感器6的輸出信息為先打開后關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，零點(diǎn)跟蹤功能自動(dòng)啟動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步優(yōu)選，在示值為零或相當(dāng)于毛重為零時(shí)工作，如果一定時(shí)間內(nèi)(提前設(shè)定)被測物示值W變化量不超過零點(diǎn)跟蹤寬度(提前設(shè)定，可通過本發(fā)明提供的實(shí)驗(yàn)獲得)，零點(diǎn)補(bǔ)償值不變，零點(diǎn)示值不移動(dòng)。如果在上述設(shè)定時(shí)間內(nèi)，被測物示值W的變化量超過零點(diǎn)跟蹤寬度，存儲(chǔ)新的采樣值并計(jì)算得到新的測量值W，零點(diǎn)補(bǔ)償值WO以零點(diǎn)跟蹤寬度的一半增大或減小，通過數(shù)字信號(hào)處理MCU單元計(jì)算出W-WOdf W-WO作為新的示值顯示在LCD液晶顯示屏上。
[0013]進(jìn)一步優(yōu)選，設(shè)置零點(diǎn)跟蹤裝置關(guān)閉或者啟動(dòng)這一菜單選項(xiàng)，自主選擇是否開啟零點(diǎn)跟蹤功能。
[0014]進(jìn)一步優(yōu)選，求出零點(diǎn)跟蹤寬度值，在已進(jìn)行溫度補(bǔ)償和已設(shè)置防風(fēng)罩的條件下，認(rèn)為一定時(shí)間內(nèi)被測物示值W的變化由時(shí)間漂移引起，如果測得零點(diǎn)跟蹤所設(shè)置時(shí)間段內(nèi)的時(shí)間漂移量，就將其作為零點(diǎn)跟蹤寬度:
[0015]溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn):分別求得10°C、15°C、20°C、25°C、3(TC五個(gè)溫度點(diǎn)下，空載和加載200g標(biāo)準(zhǔn)砝碼時(shí)質(zhì)量變化隨溫度變化的數(shù)據(jù)，用最小二乘法分別求得到空載和加載200g時(shí)質(zhì)量變化隨溫度變化的二次曲線模型，這樣就在任意加載的情況下，根據(jù)比例關(guān)系求得相應(yīng)溫度變化量下的質(zhì)量變化量；
[0016]時(shí)間漂移量的測量方法:分別在10°C、15°C、2(TC、25°C、3(rC五個(gè)溫度點(diǎn)下，加載200g標(biāo)準(zhǔn)砝碼壓30min，得到質(zhì)量變化量和溫度變化量的數(shù)據(jù)。用上述溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)方案求取在上述溫度變化量下的質(zhì)量變化量，用上述質(zhì)量變化量減去該質(zhì)量變化量，就得到此溫度點(diǎn)下30min的時(shí)間漂移量，取五個(gè)溫度點(diǎn)下求得的30min內(nèi)時(shí)間漂移量的平均值，再根據(jù)零點(diǎn)跟蹤的設(shè)定的時(shí)間，由比例關(guān)系求出相應(yīng)時(shí)間的零點(diǎn)跟蹤寬度。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
[0018]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明能在電子分析天平玻璃門打開時(shí)自動(dòng)開啟零點(diǎn)跟蹤功能，在玻璃門關(guān)閉時(shí)自動(dòng)關(guān)閉零點(diǎn)跟蹤功能，能自主選擇是否開啟零點(diǎn)跟蹤的功能。并且詳細(xì)提供了獲取電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤寬度的實(shí)驗(yàn)方法和步驟，認(rèn)為在防風(fēng)罩防止空氣對(duì)流和相對(duì)準(zhǔn)確的溫度漂移補(bǔ)償后，零點(diǎn)跟蹤寬度為時(shí)間漂移值。先進(jìn)行溫度漂移實(shí)驗(yàn)，根據(jù)溫度漂移實(shí)驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘擬合，得到溫度補(bǔ)償模型。然后在溫度補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上進(jìn)行時(shí)間漂移實(shí)驗(yàn)，得到零點(diǎn)跟蹤裝置設(shè)置的時(shí)間內(nèi)的漂移補(bǔ)償量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020]圖2為電磁力平衡電子分析天平的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖3為脈寬調(diào)制式電子分析天平的工作原理
[0022]圖4為電子分析天平零點(diǎn)跟蹤裝置工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0024]如圖1所示，由一個(gè)防風(fēng)罩1，一個(gè)秤盤2，一個(gè)電磁力平衡傳感器3，一個(gè)信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換部分4，一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元5，一個(gè)玻璃門開關(guān)檢測傳感器6，一個(gè)鍵盤7，一個(gè)LCD液晶顯示屏8依次連接而成，所述玻璃門開關(guān)檢測傳感器6安裝在玻璃門上，用以檢測電子分析天平玻璃門打開或者關(guān)閉的狀態(tài)，并將其輸出信息傳給數(shù)字信號(hào)處理MCU單元5，當(dāng)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元5接收到玻璃門開關(guān)檢測傳感器6的輸出信息為打開狀態(tài)時(shí)，零點(diǎn)跟蹤功能自動(dòng)取消，零點(diǎn)補(bǔ)償值不變，天平示值保持在零點(diǎn)，當(dāng)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元5接收到玻璃門開關(guān)檢測傳感器6的輸出信息為先打開后關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，零點(diǎn)跟蹤功能自動(dòng)啟動(dòng)。
[0025]在示值為零或相當(dāng)于毛重為零時(shí)工作，如果一定時(shí)間內(nèi)(提前設(shè)定)被測物示值W變化量不超過零點(diǎn)跟蹤寬度(提前設(shè)定，可通過本發(fā)明提供的實(shí)驗(yàn)獲得)，零點(diǎn)補(bǔ)償值不變，零點(diǎn)示值不移動(dòng)。如果在上述設(shè)定時(shí)間內(nèi)，被測物示值W的變化量超過零點(diǎn)跟蹤寬度，存儲(chǔ)新的采樣值并計(jì)算得到新的測量值W，零點(diǎn)補(bǔ)償值WO以零點(diǎn)跟蹤寬度的一半增大或減小，通過數(shù)字信號(hào)處理MCU單元計(jì)算出W-WOdf W-WO作為新的示值顯示在IXD液晶顯示屏上。
[0026]設(shè)置零點(diǎn)跟蹤裝置關(guān)閉或者啟動(dòng)這一菜單選項(xiàng)，自主選擇是否開啟零點(diǎn)跟蹤功倉泛。
[0027]求出零點(diǎn)跟蹤寬度值，在已進(jìn)行溫度補(bǔ)償和已設(shè)置防風(fēng)罩的條件下，認(rèn)為一定時(shí)間內(nèi)被測物示值W的變化由時(shí)間漂移引起，如果測得零點(diǎn)跟蹤所設(shè)置時(shí)間段內(nèi)的時(shí)間漂移量，就將其作為零點(diǎn)跟蹤寬度:
[0028]溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn):分別求得10°C、15°C、20°C、25°C、3(rC五個(gè)溫度點(diǎn)下，空載和加載200g標(biāo)準(zhǔn)砝碼時(shí)質(zhì)量變化隨溫度變化的數(shù)據(jù)，用最小二乘法分別求得到空載和加載200g時(shí)質(zhì)量變化隨溫度變化的二次曲線模型，這樣就在任意加載的情況下，根據(jù)比例關(guān)系求得相應(yīng)溫度變化量下的質(zhì)量變化量；
[0029]時(shí)間漂移量的測量方法:分別在10°C、15°C、2(TC、25°C、3(rC五個(gè)溫度點(diǎn)下，加載200g標(biāo)準(zhǔn)砝碼壓30min，得到質(zhì)量變化量和溫度變化量的數(shù)據(jù)。用上述溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)方案求取在上述溫度變化量下的質(zhì)量變化量，用上述質(zhì)量變化量減去該質(zhì)量變化量，就得到此溫度點(diǎn)下30min的時(shí)間漂移量，取五個(gè)溫度點(diǎn)下求得的30min內(nèi)時(shí)間漂移量的平均值，再根據(jù)零點(diǎn)跟蹤的設(shè)定的時(shí)間，由比例關(guān)系求出相應(yīng)時(shí)間的零點(diǎn)跟蹤寬度。
[0030]圖2給出了基于電磁力平衡傳感器的電子分析天平內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖3給出了脈寬調(diào)制式電子分析天平的工作原理。
[0031]圖4給出了本發(fā)明電子分析天平零點(diǎn)跟蹤裝置工作流程圖。電子分析天平開機(jī)后，數(shù)字信號(hào)處理MCU單元通過結(jié)合玻璃門開關(guān)檢測傳感器和計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值等信息進(jìn)行處理。數(shù)字信號(hào)處理MCU單元將不斷獲取計(jì)數(shù)值N，并經(jīng)處理后得到示值顯示在IXD液晶屏上。
[0032]如采用上述目前已有零點(diǎn)跟蹤技術(shù)，當(dāng)一段時(shí)間(提前設(shè)定)內(nèi)被測物測量值W的變化量不超過零點(diǎn)跟蹤寬度(提前設(shè)定)時(shí)，認(rèn)為此變化是溫度漂移等因素導(dǎo)致的，電子分析天平示值保持零點(diǎn)不移動(dòng)；當(dāng)上述被測物測量值W的變化量超過零點(diǎn)跟蹤寬度，就把新的采樣值W經(jīng)過零點(diǎn)補(bǔ)償Wtl后，W-Wtl作為最新的顯示值顯示出來。當(dāng)操作者要進(jìn)行稱量打開電子分析天平的玻璃門時(shí)，由于空氣對(duì)流和微小溫度變化等影響，如果此時(shí)電子分析天平的示值W的變化量大于零點(diǎn)跟蹤寬度，按照目前零點(diǎn)跟蹤技術(shù)的思想，零點(diǎn)補(bǔ)償值Wtl會(huì)隨時(shí)增大或者減小。接著將被測量物放在秤盤上、關(guān)上門，在空氣對(duì)流和溫度變化的影響下，零點(diǎn)補(bǔ)償值Wtl依然不斷變化。當(dāng)顯示穩(wěn)定時(shí)，零點(diǎn)補(bǔ)償值為關(guān)門瞬間的Wtl并保持在這個(gè)值上。因此，在開門后關(guān)門前這段時(shí)間，如果零點(diǎn)補(bǔ)償值過大，將會(huì)導(dǎo)致一些錯(cuò)誤。例如，當(dāng)被測物的真實(shí)值是220.0OOOg時(shí)，如果在操作者開門后和關(guān)門前有一時(shí)刻的Wtl為0.0016g時(shí)，顯示屏上的示值將會(huì)是219.9984g，這個(gè)示值被認(rèn)為是錯(cuò)誤的測量值。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T26497-2011電子天平》規(guī)定，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的220g/0.1mg電子分析天平在220g最大稱量的時(shí)候誤差最多15e，否則被認(rèn)為稱量錯(cuò)誤。
[0033]為了解決上述問題，本發(fā)明設(shè)置了當(dāng)檢測到玻璃門為開門狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉零點(diǎn)跟蹤的功能。數(shù)字信號(hào)處理MCU單元通過玻璃門開關(guān)檢測傳感器的輸出信號(hào)判斷門是否開著，來決定零點(diǎn)跟蹤功能是否關(guān)閉。如果門被檢測到是打開狀態(tài)，關(guān)閉零點(diǎn)跟蹤功能，數(shù)字信號(hào)處理MCU單元提取新的計(jì)數(shù)值N，但不更新示值，零點(diǎn)補(bǔ)償值Wtl不變，電子分析天平保持在零點(diǎn)狀態(tài)。當(dāng)玻璃門開關(guān)檢測傳感器檢測到門重新關(guān)閉時(shí)，電子分析天平會(huì)自動(dòng)重新開啟零點(diǎn)跟蹤功能。如此，當(dāng)電子分析天平的玻璃門關(guān)上，示值穩(wěn)定后，就能得到準(zhǔn)確的被測物質(zhì)質(zhì)量，并且保證了電子分析天平零點(diǎn)示值的穩(wěn)定性。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例的電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤功能詳細(xì)敘述如下。如圖3所示，電子分析天平開機(jī)自動(dòng)去皮操作，或者是操作者在秤盤上有測量物后進(jìn)行去皮操作，數(shù)字信號(hào)處理MCU單元不斷提取新的計(jì)數(shù)值N，取兩個(gè)或多個(gè)N值得到平均值后，通過上述質(zhì)量計(jì)量的模型算得到示值W，判斷在一定的時(shí)間間隔內(nèi)(提前設(shè)定)被測物的示值W的變化量是否超過零點(diǎn)跟蹤寬度(提前設(shè)定，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)獲得)。如果沒有超過零點(diǎn)跟蹤寬度，數(shù)字信號(hào)處理MCU單元繼續(xù)提取新的計(jì)數(shù)值N，但是示值不更新，繼續(xù)保持在零點(diǎn)狀態(tài)。如果超過零點(diǎn)跟蹤寬度，就判斷此變化量是由加卸載造成的，最新的采樣值N被存儲(chǔ)，此時(shí)的零點(diǎn)補(bǔ)償值Wtl以零點(diǎn)跟蹤寬度增大或減小，數(shù)字信號(hào)處理MCU單元計(jì)算出新的W和W-Wtl,并將W-Wtl作為新的示值顯示在LCD液晶顯示屏上。由此可見，在零點(diǎn)跟蹤功能下，如果上述測量值W在一定時(shí)間內(nèi)的變化量低于零點(diǎn)跟蹤寬度，無論零點(diǎn)補(bǔ)償值Wtl是否超過零點(diǎn)跟蹤寬度，電子分析天平的示值保持在零點(diǎn)不變。
[0035]本發(fā)明所涉及的220g/0.1mg電子分析天平，適用于科研微量分析，醫(yī)藥衛(wèi)生制藥工業(yè)、生物工程、金銀首飾、國防等行業(yè)。在使用電子分析天平時(shí)，如果每次微量加載的量都小于零點(diǎn)跟蹤的寬度，按上述零點(diǎn)跟蹤的思想，電子分析天平的示值將一直保持在零點(diǎn)不變，這樣就得不到準(zhǔn)確的稱量值。又比如電子分析天平在偏載測試、回零測試、傾斜測試和溫度測試時(shí)，為了保證測試的準(zhǔn)確性，零點(diǎn)跟蹤功能都不得處于工作狀態(tài)。
[0036]為了解決上述問題，本發(fā)明電子分析天平設(shè)置功能菜單選項(xiàng)，可以自由選擇開啟或者關(guān)閉零點(diǎn)跟蹤功能。這樣，就可以在上述需要關(guān)閉零點(diǎn)跟蹤功能的時(shí)候關(guān)閉零點(diǎn)跟蹤功能。
[0037]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T26497-2011電子天平》以及R76《非自動(dòng)衡器》國際標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)規(guī)定，電子天平的零點(diǎn)跟蹤裝置應(yīng)在示值為零或者相當(dāng)于毛重為零時(shí)負(fù)的凈重值，天平處于平衡穩(wěn)定、天平修正量不大于0.5d/s時(shí)工作。
[0038]根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，本發(fā)明所涉及的220g/0.1mg電子分析天平，溫度變化每0.0re,天平示值漂移0.3-0.5mg,任意加載下保持15min,天平示值漂移0.1mg0國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定準(zhǔn)確度級(jí)別為I級(jí)的電子天平的正常工作條件下的溫度波動(dòng)度不大于1°C /h,根據(jù)上述經(jīng)驗(yàn)可估算，在沒有溫度補(bǔ)償?shù)那闆r下，電子分析天平的漂移量在0.19-0.25 μ g/s，這個(gè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上述國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)中天平修正量0.5d/s。故直接選擇0.5d/s作為零點(diǎn)跟蹤寬度，既缺乏理論推導(dǎo)也缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)支持，隨著時(shí)間推移，累加誤差甚至?xí)?dǎo)致一些錯(cuò)誤。選擇+0.5d/s或是-0.5d/s作為天平修正量也缺乏判定依據(jù)。而且，每臺(tái)天平的漂移情況都不一樣，零點(diǎn)跟蹤寬度設(shè)定為一個(gè)定值并不合適。
[0039]為了解決上述問題，本發(fā)明電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤裝置在電子分析天平已經(jīng)配置防風(fēng)罩和已進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)臈l件下進(jìn)行，認(rèn)為零點(diǎn)跟蹤寬度即為零點(diǎn)跟蹤裝置設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的時(shí)間漂移量，而且時(shí)間漂移與加載測試物的質(zhì)量無關(guān)。具體思想是，先設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)，得到質(zhì)量變化和溫度變化的一組數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合得到質(zhì)量變化隨溫度變化的曲線。對(duì)電子分析天平進(jìn)行溫度補(bǔ)償后，再設(shè)計(jì)時(shí)間漂移實(shí)驗(yàn)，得到零點(diǎn)跟蹤裝置設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)的時(shí)間漂移量，即求得電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤寬度。具體實(shí)驗(yàn)方法及求解過程如下。
[0040]一、溫度漂移實(shí)驗(yàn)方案
[0041]⑴電子分析天平空載預(yù)熱3小時(shí)，開始實(shí)驗(yàn)；
[0042]⑵將天平置于溫度實(shí)驗(yàn)箱，分別在10°C、15°C、20°C、25°C、30°C五個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):
[0043]①首先加載200g標(biāo)準(zhǔn)砝碼加卸載10次，分別獲取質(zhì)量并取平均，得到當(dāng)前Og示值和(200g-0g)示值，獲取此時(shí)三個(gè)溫度傳感器溫度平均值；
[0044]②分別在10°C、15°C、20°C、25°C、3(TC重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟和獲取需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0045]③分別求得空載和加載20(^標(biāo)準(zhǔn)砝碼，在101:、151:、201:、251:、301:的質(zhì)量變化量和溫度變化量。
[0046]⑶按上述所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用最小二乘法原理辨識(shí)電子分析天平溫度補(bǔ)償模型:
[0047]Δ m = a Δ T2+b Δ T+C
[0048]式中，Am為質(zhì)量變化量，ΔΤ為溫度變化量，a, b, c為待辨識(shí)參數(shù)。
[0049] 分別在Og和(200g_0g)，用所得到五個(gè)溫度點(diǎn)的五組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用最小二乘法辨識(shí)參數(shù)a，b, c，得到Og和(200g_0g)的質(zhì)量變化隨溫度變化的曲線。
[0050]⑷在溫度變化量為AT時(shí)，可以根據(jù)上述曲線分別求得空載和加載200g下的質(zhì)量變化量八叫、Λ Hi2tltl,則任意加載量M下，溫度補(bǔ)償值計(jì)算公式為:

【權(quán)利要求】
1.一種電子分析天平的零點(diǎn)跟蹤裝置，其特征在于，由一個(gè)防風(fēng)罩(I)，一個(gè)秤盤(2)，一個(gè)電磁力平衡傳感器(3)，一個(gè)信號(hào)調(diào)理轉(zhuǎn)換部分(4)，一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元(5)，一個(gè)玻璃門開關(guān)檢測傳感器出)，一個(gè)鍵盤(7)，一個(gè)IXD液晶顯示屏(8)依次連接而成，所述玻璃門開關(guān)檢測傳感器(6)安裝在玻璃門上，用以檢測電子分析天平玻璃門打開或者關(guān)閉的狀態(tài)，并將其輸出信息傳給數(shù)字信號(hào)處理MCU單元(5)，當(dāng)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元(5)接收到玻璃門開關(guān)檢測傳感器(6)的輸出信息為打開狀態(tài)時(shí)，零點(diǎn)跟蹤功能自動(dòng)取消，零點(diǎn)補(bǔ)償值不變，天平示值保持在零點(diǎn)，當(dāng)數(shù)字信號(hào)處理MCU單元(5)接收到玻璃門開關(guān)檢測傳感器(6)的輸出信息為先打開后關(guān)閉狀態(tài)時(shí),零點(diǎn)跟蹤功能自動(dòng)啟動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子分析天平零點(diǎn)跟蹤裝置，其特征在于，在示值為零或相當(dāng)于毛重為零時(shí)工作，如果一定時(shí)間內(nèi)被測物示值W變化量不超過零點(diǎn)跟蹤寬度，零點(diǎn)補(bǔ)償值不變，零點(diǎn)示值不移動(dòng)；如果在上述設(shè)定時(shí)間內(nèi)，被測物示值W的變化量超過零點(diǎn)跟蹤寬度，存儲(chǔ)新的采樣值并計(jì)算得到新的測量值W，零點(diǎn)補(bǔ)償值WO以零點(diǎn)跟蹤寬度的一半增大或減小，通過數(shù)字信號(hào)處理MCU單元計(jì)算出W-WOJf W-WO作為新的示值顯示在LCD液晶顯示屏上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子分析天平零點(diǎn)跟蹤裝置，其特征在于:設(shè)置零點(diǎn)跟蹤裝置關(guān)閉或者啟動(dòng)這一菜單選項(xiàng)，自主選擇是否開啟零點(diǎn)跟蹤功能。
4.一種電子分析天平零點(diǎn)跟蹤方法，其特征在于，求出零點(diǎn)跟蹤寬度值，在已進(jìn)行溫度補(bǔ)償和已設(shè)置防風(fēng)罩的條件下，認(rèn)為一定時(shí)間內(nèi)被測物示值W的變化由時(shí)間漂移引起，如果測得零點(diǎn)跟蹤所設(shè)置時(shí)間段內(nèi)的時(shí)間漂移量，就將其作為零點(diǎn)跟蹤寬度: 溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn):分別求得10°C、15°C、20°C、25°C、30°C五個(gè)溫度點(diǎn)下，空載和加載200g標(biāo)準(zhǔn)砝碼時(shí)質(zhì)量變化隨溫度變化的數(shù)據(jù)，用最小二乘法分別求得到空載和加載200g時(shí)質(zhì)量變化隨溫度變化的二次曲線模型，這樣就在任意加載的情況下，根據(jù)比例關(guān)系求得相應(yīng)溫度變化量下的質(zhì)量變化量； 時(shí)間漂移量的測量方法:分別在10°C、15°C、20°C、25°C、30°C五個(gè)溫度點(diǎn)下，加載200g標(biāo)準(zhǔn)砝碼壓30min，得到質(zhì)量變化量和溫度變化量的數(shù)據(jù)；用上述溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)方案求取在上述溫度變化量下的質(zhì)量變化量，用上述質(zhì)量變化量減去該質(zhì)量變化量，就得到此溫度點(diǎn)下30min的時(shí)間漂移量，取五個(gè)溫度點(diǎn)下求得的30min內(nèi)時(shí)間漂移量的平均值，再根據(jù)零點(diǎn)跟蹤的設(shè)定的時(shí)間，由比例關(guān)系求出相應(yīng)時(shí)間的零點(diǎn)跟蹤寬度。
【文檔編號(hào)】G01F23/00GK104075770SQ201410288554
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】滕召勝, 黃強(qiáng), 唐享, 任亞奇 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)