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E1等級砝碼配套使用20kg全自動多量程電子天平概述
時間:2019/8/21 11:12:45 點擊次數(shù):9312

E1等級砝碼配套使用20kg全自動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全自動多量程電子天平的研制。本文對天平的特點進行了較為詳細(xì)的介紹,并結(jié)合特點,對利用該天平配合E1等級砝碼校準(zhǔn)E2等級砝碼進行了不確定度評定方法研究及評定結(jié)果的驗證方法研究。

2天平特點及優(yōu)勢

20kg全自動多量程電子天平(測量范圍為2kg~20kg),具有同步加載、刀子刀承不脫離、自動定心、砝碼自動交換及自動檢定等特點。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提*。

2.1天平特點

2.1.1同步加載

非同步加載是指加卸砝碼時,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(fù)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,由與基礎(chǔ)固結(jié)的結(jié)構(gòu)支撐天平橫梁,不會使立柱發(fā)生彎曲,根據(jù)天平工作的實際工況,為同步加載設(shè)計了工作流程,從工作流程可以看出,天平立柱在全過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(tǒng)后,開關(guān)天平時,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(jì)80年代,德國聯(lián)邦物理**(PTB)率先在原器天平上實現(xiàn)了天平刀子刀承重秤不脫離,其示意圖見圖6。當(dāng)左秤盤的被測砝碼卸載后,天平橫梁順時針旋轉(zhuǎn),“受力面”向上運動,直到與“固定面”相接觸,此時,“固定面”提供“受力面”的反作用力,天平刀子刀承不脫離,左秤盤加載砝碼后,天平重新達(dá)到平衡。整個過程,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(dá)到了稱量過程刀子刀承全秤量不脫離,其示意圖見圖7。天平刀子刀承不脫離系統(tǒng)工作時,圖7*示“與地面固結(jié)可活動面”鎖死“受力面”,加卸砝碼時,由“與地面固結(jié)可活動面”受力,天平刀承及部分懸掛系統(tǒng)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(tǒng)停止工作,此時,與“地面固結(jié)可活動面”放開“受力面”,天平開始稱量。

2.1.3砝碼自動定心

砝碼偏載通常會影響稱量結(jié)果,本天平設(shè)計了砝碼自動定心裝置用于消除砝碼偏載。自動定心裝置能自動調(diào)整砝碼在秤盤上的位置,使砝碼置于秤盤*,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,使砝碼通過幾次調(diào)整,逐步逼近秤盤*。自動定心轉(zhuǎn)盤(下稱轉(zhuǎn)盤)盤面水平,可沿豎直方向平動,自動定心秤盤(下稱秤盤)位置固定。初態(tài)時,砝碼置于轉(zhuǎn)盤上,之后,轉(zhuǎn)盤下降,砝碼作用于秤盤上。如果偏載,秤盤必然傾斜,傾斜方向與偏置方向相反,接著使轉(zhuǎn)盤上升,砝碼置于轉(zhuǎn)盤上。此時砝碼在轉(zhuǎn)盤上的位置發(fā)生變化,變化方向與偏置方向相反。重復(fù)幾次,可完成砝碼自動定心。

2.1.4砝碼自動交換

實現(xiàn)天平自動稱量功能,砝碼自動交換是必要前提。本天平設(shè)計了砝碼自動交換功能,可以在稱量過程中,無人參與的情況下,實現(xiàn)砝碼的自動交換。

2.1.5砝碼自動檢定

以天平為核心,計算機通過COM通訊,連接可編程邏輯控制器(PLC),PLC控制電機,完成天平開關(guān)、轉(zhuǎn)盤升降、轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)等動作,固定于天平上的傳感器組為電機動作提供停止信號,并將其狀態(tài)返回PLC。通過查詢PLC狀態(tài),確認(rèn)天平處于稱量狀態(tài)時,計算機通過COM通訊讀數(shù)。完成硬件架構(gòu)后,根據(jù)新版檢定規(guī)程的要求,編制了*的砝碼自動檢定軟件,用于控制天平的動作及數(shù)據(jù)采集、處理。

2.2優(yōu)勢

自研天平可以實現(xiàn)砝碼全自動稱量,試驗過程在封閉的狀態(tài)下進行,*受外界干擾大幅度降低,同時每次稱量時間間隔相同,可自動消除溫漂和時漂的影響,技術(shù)指標(biāo)非常理想。

3. 結(jié)束語

20kg全自動多量程電子天平的研制,對于國防系統(tǒng)的質(zhì)量量傳能力提*具有重要作用,對于使用國產(chǎn)主標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備建立*度等級的砝碼校準(zhǔn)裝置是*個有益的嘗試。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。

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