電子分析天平詳細介紹

電子分析天平是一種集傳(chuan) 感器技術、電磁學、模擬和數字電子技術、智能信息處理、材料、結構力學、精密機械及製造等多學科技術為(wei) 一體(ti) 的高尖端精密計量儀(yi) 器，在國防、醫藥、質量控製、實驗室等領域廣泛應用。電磁力平衡傳(chuan) 感器是電子分析天平的核心部件。

目前，我國的傳(chuan) 感器設計還處於(yu) 仿製階段，缺乏基礎研究，無法保證傳(chuan) 感器的靈敏度、穩定性、一致性等性能。電磁力平衡傳(chuan) 感器由於(yu) 受基礎材料、精密製造工藝等方麵的限製，敏感元件永磁元件簧片與(yu) 永磁體(ti) 材料散度大，導致電子分析天平漂移量大、穩定性差、響應時間長、示值誤差大。

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因此，為(wei) 了保證電子分析天平的計量性能，國內(nei) 學者開展了漂移補償(chang) 、非線性補償(chang) 、信息處理等一係列研究。然而，目前對電磁力平衡傳(chuan) 感器機械稱重機構、永磁體(ti) 磁路機構等基礎的設計與(yu) 研磨缺乏基本的設計與(yu) 研究，缺乏對電子分析天平的漂移機理與(yu) 非線性影響的全麵分析以及有效的智能檢測和信息處理方法的研究，無法彌補電子分析天平計量性能的影響。

基於(yu) 國內(nei) 現有的基礎材料、精密製造工藝水平，針對現有電子分析天平研磨存在的不足，主要開展了以下幾方麵的工作：

針對現有電磁平衡傳(chuan) 感器基礎研究不足的問題，建立了一種基於(yu) 能量守恒定律的機械稱重機構的受力模型，對其敏感元件的等效剛度進行了優(you) 化設計，有效地保證了傳(chuan) 感器的靈敏度和穩定度指標；通過理論分析與(yu) 仿真，對敏感元件承載簧片、支點簧片、吊帶簧片的尺寸進行了優(you) 化設計，建立了基於(yu) ANSYS的永磁體(ti) 磁路結構工程模型，並通過理論分析與(yu) 仿真實驗驗證了優(you) 化設計後永磁體(ti) 磁路結構的合理性，並優(you) 化設計了該結構的最優(you) 尺寸，並根據 ANSYS建立了永磁體(ti) 磁路結構模型，並通過理論分析與(yu) 仿真實驗驗證了優(you) 化設計後永磁體(ti) 磁路結構的合理性，優(you) 化設

(2)針對現有電子分析天平溫度漂移與(yu) 時間漂移補償(chang) 方法滯後及示值漂移大等問題，對電子分析天平溫度漂移和時間漂移機理進行了深入分析。采用基於(yu) 溫度漂移的微分反饋光電檢測電路和恒流源接收電路，克服了溫度對機電平衡位置的影響；采用了基於(yu) 多點溫度的永磁體(ti) 改進、智能標定、元器件優(you) 化等多項措施，有效地降低了電子分析天平的時漂影響；針對永磁體(ti) 、線圈等溫度敏感部件的溫升特性，建立了基於(yu) 多點溫度檢測的永磁體(ti) 與(yu) 線圈溫度軟測量數學模型；結合溫度漂移試驗研判法，建立了基於(yu) 溫度漂移和溫度漂移的數學模型。基於(yu) 時間漂移實驗研究，提出了一種基於(yu) 零位跟蹤技術的電子分析天平時間漂移自動補償(chang) 方法。以上方法有效地解決(jue) 了永磁體(ti) 材料分散帶來的影響，實現了電子分析天平溫漂和時漂的自動補償(chang) 。

(3)針對現有的電子分析天平非線性補償(chang) 方法複雜、示值誤差大的缺點，深入分析了線圈電流磁效應和熱效應對電子分析天平非線性特性的影響，建立了基於(yu) ANSYS的單線圈永磁體(ti) 磁路、單線圈鐵心磁路和雙線圈永磁體(ti) 磁路的電流磁效應分析模型，模擬實驗研究了電流磁效應產(chan) 生的附加磁感應強度以及附加磁場對電子分析天平非線性的影響；通過理論分析與(yu) 仿真實驗綜合得到線圈電流磁效應與(yu) 熱效應用下的電子分析天平非線性輸出數學模型；通過理論分析與(yu) 仿真實驗綜合得到了電子分析天平非線性輸出數學模型，並通過理論分析與(yu) 仿真實驗綜合得到了電子分析天平非線性輸出數學模型，並提出了一種基於(yu) 牛頓插值的非線性補償(chang) 方法，並對電子分析天平的非線性特性及電子分析天平的非線性特性進行了理論分析與(yu) 仿真實驗綜合，建立了一種基於(yu) 牛頓插值的非線性補償(chang) 方法，保證了電子分析天平在全量程範圍內(nei) 具有較好的線性特性，並通過理論分析與(yu) 仿真實驗綜合得到了線圈電流磁效應和熱效應對電子分析天平非線性輸出數學模型的影響，模擬實驗研究了電流磁效應產(chan) 生的附加磁感應強度以及附加磁場對電子分析天平非線性的影響，並通過理論分析與(yu) 仿真實驗綜合得到了線圈電流磁效應和熱效應對電子分析天平

(4)針對現有電子分析天平稱重響應時間長、穩定性差等問題，提出了基於(yu) 卡爾曼濾波器和基於(yu) 多級閾值約束的稱重信息判別方法，有效地兼顧了電子分析天平的靈敏度和穩定性，提高了響應速度，縮短了穩定時間。