赛多利斯解析电子天平的温度漂移补偿方法

导读:赛多利斯科学仪器（北京）有限公司关于电子分析天平的温度漂移补偿方法研究进展。

来源：未知发布日期：2019-10-10 14:09【大中小】

电子分析天平是一种高精密仪器，具有去皮重、自动校准、自动显示、自动故障检测等多种功能，广泛应用于科研、工业、国防等领域的精密质量计量。由于基础材料、精密制造工艺水平低，装配技术落后，电磁力平衡传感器缺乏基础研究等问题，与国际先进水平相比，国内电子分析天平尚有一定的差距，特别是在电子分析天平的温度补偿方面，国内目前使用的硬件补偿方式调试过程繁琐，精度低，不能满足电子分析天平高精度的要求，无法保证电子分析天平的计量性能。本文赛多利斯科学仪器（北京）有限公司浅析关于电子分析天平的温度漂移补偿方法研究进展。

1.电子分析天平的温度漂移补偿方法
研究进展电子分析天平是一种高精密仪器，但是电子分析天平内的永磁体、动圈、参考基准、取样电阻等温度敏感材料会随着环境温度变化和线圈发热引起温度漂移，从而影响电子分析天平的计量性能，表现为外部载荷不发生改变而电子分析天平的示值仍然会发生缓慢变化。

电子分析天平的温度敏感部件随温度变化而变化将会导致电子分析天平产生温度漂移，因此国内外电子分析天平都必须进行温度补偿，以保证电子分析天平的计量准确度。赛多利斯科学仪器（北京）有限公司以本文所研究的电子分析天平为例，通过电子分析天平的温度漂移实验，本文所研究的脉宽式电子分析天平在没有进行硬件和软件温度漂移补偿时，温度每改变1℃，电子分析天平的温度漂移可达20mg~40mg，远不能满足分辨率为0.1mg的电子分析天平的精度要求。但是国内缺乏电磁力平衡传感器和造成温度漂移误差原因的研究，永磁体在材料选取和加工制造上的差异，并且没有对电子分析天平的工作温度进行合理有效的检测方案以及准确的温度漂移补偿办法，都会导致电子分析天平产生计量性能的误差。

国内现有温度补偿主要是采用三极管硬件电路实施补偿，不但调试繁琐，且精度低，不能满足电子分析天平宽温度、高精度的要求。软件补偿具有补偿精度高、成本低通用性好等优点，目前已广泛应用于温度补偿中，国内常用的建模方式有线性回归、神经网络。线性回归方法建模简单，但电子分析天平的温度漂移具有非线性特点，采用线性建模方式难以满足高精度要求；神经网络实现温度漂移补偿的建模方式准确度较高，但收敛速度慢，易陷入局部极小以及泛化能力差等缺点不能满足电子分析天平的高精度补偿要求。

并且温度传感器精度低、温度检测点设置不合理等因素，更造成了电子分析天平的温度补偿准确度低等问题。国外研制成功的超级单体模块传感器已广泛应用于电子分析天平的生产，高度一体化的超级单体传感器使天平具有更高的精度（最高分辨率可达亿分之二）、更快速的响应、更加稳定的示值读数、更加坚固且耐用，并且受环境温度影响极小。超级单体传感器的加工涉及特种材料、超精细加工、超高速（10000rpm）切削、精密在线测量、实时磨损及温度补偿等一系列最新技术。以德国赛多利斯集团Quintix系列电子分析天平为例，在特殊铝合金制成的重型模铸板上，超级单体传感器安装不受工作温度波动和振动的影响，从而保证称量结果的准确性。

在软件温度补偿方面，国外生产企业通常采用高精度铂电阻测温，温度测量点的位置也不近相同，而具体的软件温度补偿算法无从可知。除此之外，国外生产企业通常采用全自动校准技术来校正由温度变化而因此的误差，保证电子分析天平的称量结果准确性。比如，日本岛津公司的PSC和Clock—CAL电子分析天平全自动校准技术，德国赛多利斯公司的isoCAL电子天平全自动校准技术，瑞士梅特勒公司的FACT和proFACT电子天平全自动校准技术，全自动校准技术的关键都是通过温度传感器感知温度变化，当温度变化超过设置值时，自动触发电子分析天平的自动校准程序对天平进行校准来保证电子分析天平的计量性能。电子分析天平温度漂移产生机理十分复杂，目前国内大多依据经验，采用硬件电路来进行电子分析温度漂移补偿，而对引起电子分析天平的原因缺乏全面深入的分析，远远落后于国外的温度漂移研究进展。

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赛多利斯解析电子天平的温度漂移补偿方法

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