本文介紹概述了高精度電子天平系統(tǒng)的組成，分析電子天精度影響因素，進一步探討自動校準和溫度補償系統(tǒng)的設計，開展科學化的誤差分析，從而實現(xiàn)電子天平性能的不斷優(yōu)化，真正實現(xiàn)高精度計量，以更好的滿足社會生產(chǎn)生活中不同領域?qū)﹄娮犹炱降膽眯枨�，推進整個社會的不斷發(fā)展進步。

　　現(xiàn)代社會發(fā)展形勢下，計算機技術不斷進步，微電子技術也得到快速發(fā)展，稱量技術趨向于快速稱量為保證稱量技術的穩(wěn)定性，提高測量精度與稱量靈敏度，稱量裝置應當功能全面，并實現(xiàn)自動化和在線化。高精度電子天平是天平中的一種，能夠?qū)崿F(xiàn)快速稱量、操作簡便、直接讀數(shù)，實際抗干擾能力較強，并基于計算機實現(xiàn)了智能化與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、醫(yī)藥衛(wèi)生以及航空航天等領域內(nèi)均發(fā)揮著重要的作用。

　　1 高精度電子天平系統(tǒng)組成及精度影響因素

　　1.1 系統(tǒng)組成

　　電子天平系統(tǒng)是一個閉環(huán)伺服系統(tǒng)，秤盤通過立柱連桿與線圈連接。任何一個平衡控制系統(tǒng)為了進一步提高其精度和穩(wěn)定性，往往需要加進閉環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)運行中，采用分層數(shù)字濾波技術保證高精度，采用程序跟技術保證稱量的重現(xiàn)性，線性化處理保證天平的線性度。

　　1.2 精度影響因素

　　由于計量精密、靈敏度高，因而溫漂與時漂成為影響電子天平計量性能的主要因素。研究可知，低功耗、低時漂、低噪聲電子元件的選擇、電路設計、正確安裝、天平水平調(diào)整和預熱使用，都是減小誤差提高準確度的措施。

　　2 時漂的自動校準

　　電子天平長時間工作不穩(wěn)定，則會出現(xiàn)時漂情況，隨著使用時間的延長以及重力加速度的變化，電子分析天平的永磁體磁感應強度與傳感器力敏元件的內(nèi)部應力也會發(fā)生一定變化。而時漂所展現(xiàn)出的最鮮明狀態(tài)，則是天平加載不變，而測量輸出變化緩慢。

　　2.1 原理及硬件設計

　　自動校準原理；一旦定時器時間到，單片機通過I/O對繼電器的開斷進行準確控制。繼電器導通狀態(tài)下，電機M帶動轉(zhuǎn)軸中端的半圓形擋板A開始轉(zhuǎn)動，直至A旋轉(zhuǎn)至光電開關部位，電機停止轉(zhuǎn)動，天平內(nèi)部標準砝碼被抬起，此時天平進行空載校準。之后啟動電子，A旋轉(zhuǎn)脫離光電開關部位，光電開關導通，天平內(nèi)部標準砝碼下降，方可進行滿載校準。整個流程下來就完成了自動校準。

　　就直流減速電機來看，其轉(zhuǎn)動力矩大，體積小，裝配簡單且便于使用。高速電動機所產(chǎn)生的原始動力能夠產(chǎn)生大扭力，帶動較重物體轉(zhuǎn)動。以DJ12V30直流減速電機為例，其以標準兩線接口實現(xiàn)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)控制，無負載工作電流為120mA，功率為3W。

　　就固態(tài)繼電器來看，其輸入端與輸出端之間采用隔離器件來實現(xiàn)電隔離，額定電壓一般為220VAC50Hz±10%。額定電流一般為AC：10A，DC：20。

　　2.2 軟件編程

　　單片機通過定時器來確定自動校準時間，即通過定時器來控制繼電器的開斷從而控制電機的轉(zhuǎn)動進行祛碼的加載。然后通過光電開關的通斷來判斷祛碼是否加載到位。

　　3 溫度補償系統(tǒng)的設計

　　在一些單片機傳感器測量系統(tǒng)中，要解決傳感器溫度誤差補償問題，首先要測出傳感器點的溫度，該溫度采集信號送入單片機。測溫元件通常是安裝在傳感器內(nèi)靠近敏感元件的地方，用來測量傳感器點的環(huán)境溫度，測溫元件的輸出經(jīng)放大及轉(zhuǎn)換送到單片機，單片機通過并行接口接收溫度數(shù)據(jù)，并暫存溫度數(shù)據(jù)。信號采樣結(jié)束，單片機運行溫度誤差補償程序，對傳感器信號的溫度誤差進行補償。

　　軟件編程：

　　本文中采用了滑動平均數(shù)字濾波算法對轉(zhuǎn)換器輸出值進行濾波。為進一步提高V/F輸出精度，可使用二級平均，在這種情況下，第一級的輸出通過第二級再取平均，其輸出作為有效采樣值。

　　4 誤差分析

　　通過試驗研究可知，補償后電子天平的性能滿足原有電子天平在精度方面的要求，更具靈活性與智能性，在縮短天平生產(chǎn)周期的同時，一定程度上減少了工作強度，具有良好的應用價值。以國家有關電子天平相關規(guī)定為標準，可以明確高精度電子天平使用時對環(huán)境要求較高，溫度波動不宜超出1℃/h，相對濕度應當在85%以內(nèi)，并對氣流、振動、電磁干擾等環(huán)境因素進行合理約束，進一步對高精度電子天平的誤差進行科學化分析。

　　通過溫度傳感器重復性實驗可知，在20℃溫差范圍內(nèi)，受到溫度傳感器自身因素的影響，空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)均會產(chǎn)生一定誤差，空載時誤差為0.001g，滿載時誤差為0.009g。對改進后的電子天平開展重復性實驗，以此檢定有軟件溫度補償后的電子天平的性能，實驗結(jié)果顯示，空載狀態(tài)下誤差不超出0.012g，滿載狀態(tài)下誤差不超出0.023g，也就是說在標準溫差范圍內(nèi)，改進后的電子天平的性能穩(wěn)定，能夠最大程度上滿足電子天平在空載與滿載狀態(tài)下的誤差要求，具有良好的應用價值。

　　在應用高精度電子天平的過程中，為避免出現(xiàn)測量偏差、天平顯示質(zhì)量值偏差、空氣流動影響以及溫度不定準等因素的影響，應當在高精度天平正式使用之前調(diào)整水平，開機預熱一小時后再進行測量。砝碼的取放應當保持小開門、短時間，關閉好風扇和天平取物窗之后稱量砝碼，保證恒溫時間長，之后做好定時定變化方向，以提高恒溫箱內(nèi)氣流相對穩(wěn)定性，進一步開展測量。

　　結(jié)束語

　　總而言之，隨著現(xiàn)代社會科學技術不斷進步， BL-A系列西特精密電子天平等精度電子天平的出現(xiàn)，作為一種智能化質(zhì)量計量儀器，其計量精密度與靈敏度較高，最大程度上滿足了電子分析天平在實際應用中的不足，促進了電子分析天平定時自動校準的順利實現(xiàn)，在保證計量準確性的基礎上，提高了天平的智能型，縮短高低溫實驗周期，減少了操作人員的實驗步奏，減輕了天平校準方面的負擔。由此可知，高精度電子天平具有良好的應用價值，但在未來發(fā)展中應當控制好恒溫時溫度波動，減小不必要外部因素對溫度測量的影響，促進高精度電子天平實際應用價值的最大化發(fā)揮。