E1等級砝碼配套使用20kg全自動(dòng)多量程電子天平概述：

1引言

為了與E1等級砝碼配套，北京航天計量測試技術(shù)研究*完成了20kg全自動(dòng)多量程電子天平的研制。本文對天平的特點(diǎn)進(jìn)行了較為詳細的介紹，并結合特點(diǎn)，對利用該天平配合E1等級砝碼校準E2等級砝碼進(jìn)行了不確定度評定方法研究及評定結果的驗證方法研究。

2天平特點(diǎn)及優(yōu)勢

20kg全自動(dòng)多量程電子天平(測量范圍為2kg～20kg)，具有同步加載、刀子刀承不脫離、自動(dòng)定心、砝碼自動(dòng)交換及自動(dòng)檢定等特點(diǎn)。采用以上創(chuàng )新技術(shù)的天平，*大的優(yōu)勢是計量性能得到顯著(zhù)提*。

2．1天平特點(diǎn)

2．1．1同步加載

非同步加載是指加卸砝碼時(shí)，由于天平橫梁兩端載荷不等，立柱受力矩作用而彎曲。橫梁平衡后，立柱恢復狀態(tài)未知，存在較大的不確定性。完成同步加載后，加卸砝碼時(shí)，由與基礎固結的結構支撐天平橫梁，不會(huì )使立柱發(fā)生彎曲，根據天平工作的實(shí)際工況，為同步加載設計了工作流程，從工作流程可以看出，天平立柱在全過(guò)程不受較大彎矩作用，保證狀態(tài)不變。

2．1．2全秤量

刀子刀承不脫離開(kāi)關(guān)天平，刀子刀承脫離，天平臂比可能改變，完成刀子刀承不脫離系統后，開(kāi)關(guān)天平時(shí)，刀子刀承不脫離，其臂比保持恒定。“刀子刀承不脫離”曾經(jīng)是杠桿式天平研制的*項*難題，上世紀80年代，德國聯(lián)邦物理**(PTB)率先在原器天平上實(shí)現了天平刀子刀承重秤不脫離，其示意圖見(jiàn)圖6。當左秤盤(pán)的被測砝碼卸載后，天平橫梁順時(shí)針旋轉，“受力面”向上運動(dòng)，直到與“固定面”相接觸，此時(shí)，“固定面”提供“受力面”的反作用力，天平刀子刀承不脫離，左秤盤(pán)加載砝碼后，天平重新達到平衡。整個(gè)過(guò)程，天平刀子刀承不脫離，這種工作原理被業(yè)界命名為刀子刀承重秤不脫離。自研天平達到了稱(chēng)量過(guò)程刀子刀承全秤量不脫離，其示意圖見(jiàn)圖7。天平刀子刀承不脫離系統工作時(shí)，圖7*示“與地面固結可活動(dòng)面”鎖死“受力面”，加卸砝碼時(shí)，由“與地面固結可活動(dòng)面”受力，天平刀承及部分懸掛系統重力由刀子承受，刀子刀承不脫離。砝碼加載完成后，刀子刀承不脫離系統停止工作，此時(shí)，與“地面固結可活動(dòng)面”放開(kāi)“受力面”，天平開(kāi)始稱(chēng)量。

2．1．3砝碼自動(dòng)定心

砝碼偏載通常會(huì )影響稱(chēng)量結果，本天平設計了砝碼自動(dòng)定心裝置用于消除砝碼偏載。自動(dòng)定心裝置能自動(dòng)調整砝碼在秤盤(pán)上的位置，使砝碼置于秤盤(pán)*，可降低天平偏載誤差。利用重力作用方向始終豎直向下這*特性，采用逼近法，使砝碼通過(guò)幾次調整，逐步逼近秤盤(pán)*。自動(dòng)定心轉盤(pán)(下稱(chēng)轉盤(pán))盤(pán)面水平，可沿豎直方向平動(dòng)，自動(dòng)定心秤盤(pán)(下稱(chēng)秤盤(pán))位置固定。初態(tài)時(shí)，砝碼置于轉盤(pán)上，之后，轉盤(pán)下降，砝碼作用于秤盤(pán)上。如果偏載，秤盤(pán)必然傾斜，傾斜方向與偏置方向相反，接著(zhù)使轉盤(pán)上升，砝碼置于轉盤(pán)上。此時(shí)砝碼在轉盤(pán)上的位置發(fā)生變化，變化方向與偏置方向相反。重復幾次，可完成砝碼自動(dòng)定心。

2．1．4砝碼自動(dòng)交換

實(shí)現天平自動(dòng)稱(chēng)量功能，砝碼自動(dòng)交換是必要前提。本天平設計了砝碼自動(dòng)交換功能，可以在稱(chēng)量過(guò)程中，無(wú)人參與的情況下，實(shí)現砝碼的自動(dòng)交換。

2．1．5砝碼自動(dòng)檢定

以天平為核心，計算機通過(guò)COM通訊，連接可編程邏輯控制器(PLC)，PLC控制電機，完成天平開(kāi)關(guān)、轉盤(pán)升降、轉盤(pán)旋轉等動(dòng)作，固定于天平上的傳感器組為電機動(dòng)作提供停止信號，并將其狀態(tài)返回PLC。通過(guò)查詢(xún)PLC狀態(tài)，確認天平處于稱(chēng)量狀態(tài)時(shí)，計算機通過(guò)COM通訊讀數。完成硬件架構后，根據新版檢定規程的要求，編制了*的砝碼自動(dòng)檢定軟件，用于控制天平的動(dòng)作及數據采集、處理。

2．2優(yōu)勢

自研天平可以實(shí)現砝碼全自動(dòng)稱(chēng)量，試驗過(guò)程在封閉的狀態(tài)下進(jìn)行，*受外界干擾大幅度降低，同時(shí)每次稱(chēng)量時(shí)間間隔相同，可自動(dòng)消除溫漂和時(shí)漂的影響，技術(shù)指標非常理想。

3. 結束語(yǔ)

20kg全自動(dòng)多量程電子天平的研制，對于國防系統的質(zhì)量量傳能力提*具有重要作用，對于使用國產(chǎn)主標準器及配套設備建立*度等級的砝碼校準裝置是*個(gè)有益的嘗試。但已經(jīng)研制出的kg組砝碼配套天平距離產(chǎn)業(yè)化的要求還有較大差距，需要做更多的研究。

E1等級砝碼配套使用20kg全自動(dòng)多量程電子天平概述