电子分析天平的非线性影响与补偿方法研究

基于电磁力平衡传感器的电子分析天平非线性影响复杂,现有天平的非线性补偿主要依靠硬件电路实现,调试烦琐,示值误差大,一致性差.分析了电磁力平衡传感器的动圈位置、工作电流、环境温度、永磁体性能等非线性影响机理,提出了电磁力平衡传感器机械平衡优化与空间限位、取样电阻与传感器匹配、传感器多点温度测量等硬件优化方法,建立了电子分析天平非线性影响的牛顿插值补偿算法,实现了电子分析天平的非线性自动补偿.检验结果表明,采用研究的补偿方法对量程210g、分辨力0.1 mg的电子分析天平补偿后,全量程示值误差≤±0.3 mg,优于国家标准《JJG 1036-2008电子天平检定规程》规定的一级天平示值误差指标.     

电磁力平衡传感器控温方法再修改稿

电磁力平衡传感器因温度变化引起的示值漂移误差达-40.3 mg∕℃,远不能满足分辨力为0.1 mg及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了温度对脉冲电流工作模式下电磁力平衡传感器输出误差的影响,根据传感器结构特征及散热方式,设计了一个PT1000高精度温度检测模块,利用等幅正、负脉冲且脉宽可调时动圈发热改变但平衡状态不变的特点,提出一种基于脉宽调制器（PWM）镜像脉冲的电磁力平衡传感器温度控制方法。该方法消除了因不同质量物体加载动圈发热不恒定引起的传感器输出误差,根据外界环境温度引起的传感器温度变化量,同步进地调节镜像脉冲的2个死区时间,实时改变动圈发热功率,维持传感器温度稳定。实验研究表明,采用上述研究方法后,电磁力平衡传感器漂移减小至3.1×10-6 g∕℃,有效降低了天平温度漂移补偿算法的难度。     

脉宽调制式电子分析天平的漂移补偿方法研究

温漂和时漂对脉宽调制式电子分析天平示值影响较大且难以区分,分析了永磁体剩磁、动圈长度、恒流源采样电阻、电子元件参数等温漂和时漂影响机理,考虑电磁力平衡传感器各特征位置温度变化及内外温度梯度影响,建立了温漂与温度变化的二次多项式、与温度梯度的近似线性关系以及时漂与时间的指数关系,通过叠加得到示值漂移非线性混合补偿模型,并设计了一种能够同时辨识温漂和时漂模型参数的空载和满载组合漂移实验和数据处理方法,通过大量非均匀温度变化实验得到模型参数,利用该模型对量程220 g、分辨力0.1 mg的电子分析天平进行补偿验证。结果表明,补偿后的天平加载220 g并保持30 min后的示值漂移小于1 mg,零点示值漂移小于0.5 mg,满足国家标准《JJG1036-2008电子天平检定规程》规定的I级天平对温漂和时漂性能指标要求。     

基于镜像脉冲的电磁力平衡传感器控温方法

电磁力平衡传感器因温度变化引起的示值漂移误差达-40.3 mg∕℃,远不能满足分辨力为0.1 mg及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了温度对脉冲电流工作模式下电磁力平衡传感器输出误差的影响,根据传感器结构特征及散热方式,设计了一个PT1000高精度温度检测模块,利用等幅正、负脉冲且脉宽可调时动圈发热改变但平衡状态不变的特点,提出一种基于脉宽调制器(PWM)镜像脉冲的电磁力平衡传感器温度控制方法。该方法消除了因不同质量物体加载动圈发热不恒定引起的传感器输出误差,根据外界环境温度引起的传感器温度变化量,同步进地调节镜像脉冲的2个死区时间,实时改变动圈发热功率,维持传感器温度稳定。实验研究表明,采用上述研究方法后,电磁力平衡传感器漂移减小至3.1×10~(-6)g∕℃,有效降低了天平温度漂移补偿算法的难度。     

电磁力平衡传感器的磁缸温度稳定控制方法研究

未温度补偿过的电磁力平衡传感器温度漂移达200×10-6 g/℃,远不能满足万分之一克及以上的电子分析天平计量性能要求。详细分析了电磁力平衡传感器磁缸温度变化对传感器输出的影响,根据传感器结构及热传递路径,设计了一种基于高精度数字温度传感器的温度检测模块;利用正弦波信号在线圈上做功发热但产生电磁力合力为零的特点,提出了一种基于脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制的电磁力平衡传感器磁缸温度稳定控制方法。该方法根据磁缸温度变化量以及加载物体质量大小,不断地调节PWM输出的占空比,控制正弦波信号导通时间,改变线圈的发热量,实时调节磁缸的热平衡。实验研究表明,基于电磁力平衡传感器的电子分析天平应用上述研究方法后,温度漂移降低至15×10-6 g/℃,有效地改善了传感器温度稳定性,大大降低了天平温度漂移补偿的难度。     

电子分析天平模糊自适应PID平衡调节方法研究

为实现电子分析天平的快速准确称量,提出基于增量式模糊调节和PID调节有机融合的电子天平模糊自适应PID平衡调节方法。在建立电磁力平衡传感器系统传递函数基础上,确定基于FOLPD模型及Z-N整定法的初始PID调节参数,结合电磁力平衡传感器的动态响应特性,设定电子分析天平的模糊调节规则,并通过阈值判断,在系统偏差较大时采用增量式模糊调节,偏差较小时采用PID调节,实现两种调节方法的优势互补,缩短系统调节时间,提高系统的鲁棒性。仿真及测试结果表明,量程220 g、感量0.1 mg的电子分析天平应用模糊自适应PID调节方法,各载荷点示值误差≤±0.3 mg,稳定时间≤3 s,优于国家标准《JJG1036—2008电子天平检定规程》规定的I级天平示值误差指标。     

高精度智能电子分析天平

一、引言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。我们研制成功精确度为0.1mg(即万分之一克),量程为0～200 g 的智能电子分析天平,于1986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,有效地削弱了干扰和漂移带来的称量误差,相对精度高达两百万分之一,填补了国内空白,达到了80年代初的国际先进水平。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无法比拟的,深受用户欢迎。二、硬件系统的设计本电子分析天平由高灵敏度传感器、高精度A/D 传换器、微处理机系统及各种补偿电     

电磁力平衡传感器非线性的温度影响与补偿

电磁力平衡传感器的非线性输出主要由动圈附加磁场的影响产生,且随温度变化较大,远不能满足0.1 mg及以下分辨力的电子天平分析称量要求。分析了电磁力平衡传感器非线性产生机理,细致探究了温度对非线性输出的影响,提出了基于双磁钢的新型电磁力平衡传感器温度补偿方法,利用磁路结构的对称性将动圈产生的附加磁场分为上、下两部分形成对消,大大降低了传感器非线性输出。在单温度点下通过对传感器进行非线性校正,能快速、有效地减小补偿误差。实验结果表明,本文采用上述方法研制的电磁力平衡传感器在20℃温度下进行校正后,在温度范围为10~30℃、温度变化速率小于0.3℃/h的恒温室中进行量程50 g、分辨力0.01 mg的半微量分析称量,传感器的示值误差峰值不超过0.05 mg,大大降低了非线性补偿的计算复杂度。     

电子天平前馈PID平衡调节方法研究

为实现电子分析天平的快速准确称量,本文根据电子天平称量原理,提出了一种基于前馈补偿和PID相结合的复合控制策略;首先建立了电磁力平衡传感器系统传递函数,然后设计了电子天平的相关参数,最后建立了电子天平的MATLAB模型,通过MATLAB仿真表明提出的复合控制策略控制精度要优于传统的PID控制策略,且最大示值误差为-0.4e,满足《JJG1036-2008电子天平检定规程》对称量准确度的要求,同时也为科研及计量专业人员提供了较准确的称量值。     

高速铁路无缝钢轨纵向位移在线监测方法研究

无缝钢轨在温度改变时会发生纵向位移,严重时引发胀轨、断轨,影响行车安全。针对此问题本文提出一种基于磁致伸缩原理的非接触式钢轨纵向位移在线监测方法,设计了系统总体方案、传感器安装方式以及基于卡尔曼滤波的数据处理算法。系统经标定和校准,测量最大示值误差为0.07 mm。为减小温度变化对测量结果的影响,通过温度实验研究了温度补偿算法,在50℃的温度变化范围内测量位移输出漂移不大于0.05 mm。在大西高铁线的现场试验结果表明,该系统能实现测量范围±100 mm的钢轨纵向位移监测,测量精度达0.1 mm。     

飞轮快速静平衡工艺

介绍了一种适应多品种小批量生产类型的飞轮快速静平衡工艺。     

Precisely measuring the Planck constant by electromechanical balances

To eliminate the last artefact unit, kilogram, in the seven basic SI units, the possible new definition of kilogram by fixing the Planck constant is being considered. National Metrology Institutes, the BIPM and academic institutions have built several electromechanical balances such as watt balance to measure the Planck constant by an equivalence of mechanical and electrical energies. This paper reviewed the principle, apparatus and recent progress of different electromechanical balances. The tendency for measuring the Planck constant and the future of kilogram have also been predicted.     

基于振动检测的旋转机械现场平衡研究

探讨旋转机械现场平衡的实用方法,以解决工程实际中旋转体平衡操作要求高、过程复杂的问题。介绍了基于振动检测的旋转机械静平衡和动平衡的平衡原理及不同平衡方法的适用条件;重点分析了基于振动检测的三点法现场平衡的实施步骤与操作方法,指出了实施过程中的注意事项。该平衡方法不需要复杂的测试设备,只用普通的振动计,简单易行,而且是在实际使用条件下进行平衡,不存在安装后可能产生新不平衡问题的现象。     

动作分析法在生产线平衡中的应用

从生产线平衡的基本概念出发,分析了某笔记本电脑企业一手工生产线作业能力及其平衡状况,针对整条生产线上的瓶颈,提出动作分析的改良措施,降低了其作业时间,从而提升了整条生产线的平衡性.最后指出动作分析法在提高生产线平衡率及操作动作标准化.     

基于AMESim的螺纹插装式平衡阀动态特征的仿真分析

介绍了螺纹插装式平衡阀的三维结构及其工作原理,利用仿真软件AMESim建立了液压平衡回路的仿真模型。进而针对液压缸负重、平衡阀弹簧刚度及预紧力、控制阻尼孔和阀口锥角等主要参数对平衡阀及其平衡回路动态特性的影响进行了分析。对动态响应结果进行分析,为螺纹插装式平衡阀的优化设计提供了有力的依据。     

机床能力平衡表与机床运行记录

介绍了通用化机械产品制造企业机床能力平衡表与机床运行记录存在的意义与必要性;提出了工艺部门进行ERP系统数据维护若与手工管理相结合才能够更好的解决数据管理、数据报表的问题;给出了机床能力平衡表与机床运行记录表的基本样式供参考。     

基于单轴平衡法的发动机平衡轴设计

由于发动机是高速旋转机械,因此其运动过程中的惯性力及其平衡问题的研究对于整车的振动与噪声具有很重要的实际意义.通过对几种平衡方法的对比,基于单轴平衡法对某摩托车发动机平衡问题进行了分析并完成了平衡轴的设计.设计结果表明,采用单轴平衡法对摩托车发动机进行动平衡处理,设计过程较为方便;采用单轴平衡后,垂直于活塞运动方向的惯性力可完全消除,但是活塞运动方向仍然存在一定的惯性力.     

淬火起重机起升卷筒的设计和检验

结合淬火起重机起降速度快的特点,分析了起升卷筒结构,提出了起升卷筒设计中静平衡和动平衡的检验要求,为淬火起重机起升卷筒的静平衡和动平衡检验提供了参考依据。     

农船螺旋桨静平衡检验方法的确定

本文通过建立螺旋桨静平衡的力学模型,结合国内外现有螺旋桨标准,对其静平衡作些浅短的分析、比较,从而定出农船螺旋桨静平衡的检验方法.     

液压能回收的扭矩平衡游梁式抽油机

基于液压方式能量回收的扭矩平衡游梁式抽油机是将液压能回收系统与常规游梁式抽油机相结合,将平衡原理归入功率回收来进行考虑,把游梁式抽油机抽油杆等下降的势能转化为液压能,使游梁式抽油机由单纯的机械平衡达到系统自身的功率和转矩平衡,来实现能量回收和再利用,通过模拟试验研究表明该抽油机节能效率可达到26.4％。