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E1等级砝码配套使用20kg全自动多量程电子天平概述
时间:2019/8/21 11:12:45 点击次数:90

E1等级砝码配套使用20kg全自动多量程电子天平概述:

1引言

为了与E1等级砝码配套,北京航天计量测试技术研究所完成了20kg全自动多量程电子天平的研制。本文对天平的特点进行了较为详细的介绍,并结合特点,对利用该天平配合E1等级砝码校准E2等级砝码进行了不确定度评定方法研究及评定结果的验证方法研究。

2天平特点及优势

20kg全自动多量程电子天平(测量范围为2kg~20kg),具有同步加载、刀子刀承不脱离、自动定心、砝码自动交换及自动检定等特点。采用以上创新技术的天平,最大的优势是计量性能得到显著提高。

2.1天平特点

2.1.1同步加载

非同步加载是指加卸砝码时,由于天平横梁两端载荷不等,立柱受力矩作用而弯曲。横梁平衡后,立柱恢复状态未知,存在较大的不确定性。完成同步加载后,加卸砝码时,由与基础固结的结构支撑天平横梁,不会使立柱发生弯曲,根据天平工作的实际工况,为同步加载设计了工作流程,从工作流程可以看出,天平立柱在全过程不受较大弯矩作用,保证状态不变。

2.1.2全秤量

刀子刀承不脱离开关天平,刀子刀承脱离,天平臂比可能改变,完成刀子刀承不脱离系统后,开关天平时,刀子刀承不脱离,其臂比保持恒定。“刀子刀承不脱离”曾经是杠杆式天平研制的一项世界难题,上世纪80年代,德国联邦物理科学研究院(PTB)率先在原器天平上实现了天平刀子刀承重秤不脱离,其示意图见图6。当左秤盘的被测砝码卸载后,天平横梁顺时针旋转,“受力面”向上运动,直到与“固定面”相接触,此时,“固定面”提供“受力面”的反作用力,天平刀子刀承不脱离,左秤盘加载砝码后,天平重新达到平衡。整个过程,天平刀子刀承不脱离,这种工作原理被业界命名为刀子刀承重秤不脱离。自研天平达到了称量过程刀子刀承全秤量不脱离,其示意图见图7。天平刀子刀承不脱离系统工作时,图7所示“与地面固结可活动面”锁死“受力面”,加卸砝码时,由“与地面固结可活动面”受力,天平刀承及部分悬挂系统重力由刀子承受,刀子刀承不脱离。砝码加载完成后,刀子刀承不脱离系统停止工作,此时,与“地面固结可活动面”放开“受力面”,天平开始称量。

2.1.3砝码自动定心

砝码偏载通常会影响称量结果,本天平设计了砝码自动定心装置用于消除砝码偏载。自动定心装置能自动调整砝码在秤盘上的位置,使砝码置于秤盘中央,可降低天平偏载误差。利用重力作用方向始终竖直向下这一特性,采用逼近法,使砝码通过几次调整,逐步逼近秤盘中央。自动定心转盘(下称转盘)盘面水平,可沿竖直方向平动,自动定心秤盘(下称秤盘)位置固定。初态时,砝码置于转盘上,之后,转盘下降,砝码作用于秤盘上。如果偏载,秤盘必然倾斜,倾斜方向与偏置方向相反,接着使转盘上升,砝码置于转盘上。此时砝码在转盘上的位置发生变化,变化方向与偏置方向相反。重复几次,可完成砝码自动定心。

2.1.4砝码自动交换

实现天平自动称量功能,砝码自动交换是必要前提。本天平设计了砝码自动交换功能,可以在称量过程中,无人参与的情况下,实现砝码的自动交换。

2.1.5砝码自动检定

以天平为核心,计算机通过COM通讯,连接可编程逻辑控制器(PLC),PLC控制电机,完成天平开关、转盘升降、转盘旋转等动作,固定于天平上的传感器组为电机动作提供停止信号,并将其状态返回PLC。通过查询PLC状态,确认天平处于称量状态时,计算机通过COM通讯读数。完成硬件架构后,根据新版检定规程的要求,编制了专用的砝码自动检定软件,用于控制天平的动作及数据采集、处理。

2.2优势

自研天平可以实现砝码全自动称量,试验过程在封闭的状态下进行,所受外界干扰大幅度降低,同时每次称量时间间隔相同,可自动消除温漂和时漂的影响,技术指标非常理想。

3. 结束语

20kg全自动多量程电子天平的研制,对于国防系统的质量量传能力提高具有重要作用,对于使用国产主标准器及配套设备建立准确度等级的砝码校准装置是一个有益的尝试。但已经研制出的kg组砝码配套天平距离产业化的要求还有较大差距,需要做更多的研究。

E1等级砝码配套使用20kg全自动多量程电子天平概述

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