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E1等级砝码配套使用20kg全自动多量程电子天平概述：

1引言

为了与E1等级砝码配套，北京航天计量测试技术研究*完成了20kg全自动多量程电子天平的研制。本文对天平的特点进行了较为详细的介绍，并结合特点，对利用该天平配合E1等级砝码校准E2等级砝码进行了不确定度评定方法研究及评定结果的验证方法研究。

2天平特点及优势

20kg全自动多量程电子天平(测量范围为2kg～20kg)，具有同步加载、刀子刀承不脱离、自动定心、砝码自动交换及自动检定等特点。采用以上创新技术的天平，*大的优势是计量性能得到显著提*。

2．1天平特点

2．1．1同步加载

非同步加载是指加卸砝码时，由于天平横梁两端载荷不等，立柱受力矩作用而弯曲。横梁平衡后，立柱恢复状态未知，存在较大的不确定性。完成同步加载后，加卸砝码时，由与基础固结的结构支撑天平横梁，不会使立柱发生弯曲，根据天平工作的实际工况，为同步加载设计了工作流程，从工作流程可以看出，天平立柱在全过程不受较大弯矩作用，保证状态不变。

2．1．2全秤量

刀子刀承不脱离开关天平，刀子刀承脱离，天平臂比可能改变，完成刀子刀承不脱离系统后，开关天平时，刀子刀承不脱离，其臂比保持恒定。“刀子刀承不脱离”曾经是杠杆式天平研制的*项*难题，上世纪80年代，德国联邦物理**(PTB)率先在原器天平上实现了天平刀子刀承重秤不脱离，其示意图见图6。当左秤盘的被测砝码卸载后，天平横梁顺时针旋转，“受力面”向上运动，直到与“固定面”相接触，此时，“固定面”提供“受力面”的反作用力，天平刀子刀承不脱离，左秤盘加载砝码后，天平重新达到平衡。整个过程，天平刀子刀承不脱离，这种工作原理被业界命名为刀子刀承重秤不脱离。自研天平达到了称量过程刀子刀承全秤量不脱离，其示意图见图7。天平刀子刀承不脱离系统工作时，图7*示“与地面固结可活动面”锁死“受力面”，加卸砝码时，由“与地面固结可活动面”受力，天平刀承及部分悬挂系统重力由刀子承受，刀子刀承不脱离。砝码加载完成后，刀子刀承不脱离系统停止工作，此时，与“地面固结可活动面”放开“受力面”，天平开始称量。

2．1．3砝码自动定心

砝码偏载通常会影响称量结果，本天平设计了砝码自动定心装置用于消除砝码偏载。自动定心装置能自动调整砝码在秤盘上的位置，使砝码置于秤盘*，可降低天平偏载误差。利用重力作用方向始终竖直向下这*特性，采用逼近法，使砝码通过几次调整，逐步逼近秤盘*。自动定心转盘(下称转盘)盘面水平，可沿竖直方向平动，自动定心秤盘(下称秤盘)位置固定。初态时，砝码置于转盘上，之后，转盘下降，砝码作用于秤盘上。如果偏载，秤盘必然倾斜，倾斜方向与偏置方向相反，接着使转盘上升，砝码置于转盘上。此时砝码在转盘上的位置发生变化，变化方向与偏置方向相反。重复几次，可完成砝码自动定心。

2．1．4砝码自动交换

实现天平自动称量功能，砝码自动交换是必要前提。本天平设计了砝码自动交换功能，可以在称量过程中，无人参与的情况下，实现砝码的自动交换。

2．1．5砝码自动检定

以天平为核心，计算机通过COM通讯，连接可编程逻辑控制器(PLC)，PLC控制电机，完成天平开关、转盘升降、转盘旋转等动作，固定于天平上的传感器组为电机动作提供停止信号，并将其状态返回PLC。通过查询PLC状态，确认天平处于称量状态时，计算机通过COM通讯读数。完成硬件架构后，根据新版检定规程的要求，编制了*的砝码自动检定软件，用于控制天平的动作及数据采集、处理。

2．2优势

自研天平可以实现砝码全自动称量，试验过程在封闭的状态下进行，*受外界干扰大幅度降低，同时每次称量时间间隔相同，可自动消除温漂和时漂的影响，技术指标非常理想。

3. 结束语

20kg全自动多量程电子天平的研制，对于国防系统的质量量传能力提*具有重要作用，对于使用国产主标准器及配套设备建立*度等级的砝码校准装置是*个有益的尝试。但已经研制出的kg组砝码配套天平距离产业化的要求还有较大差距，需要做更多的研究。

E1等级砝码配套使用20kg全自动多量程电子天平概述