电子分析天平因温度变化引起的示值漂移( 简称温度漂移) 是衡量其称量准确度的重要技术指标。其中,电磁力平衡传感器的磁钢、动圈和电路的基准电压、基准电阻等温度敏感元件参数受温度变化的影响是引起温度漂移的主要因素。我国现有电子分析天平主要是利用晶体管中 PN 结导通电压的负温度特性感知温度变化,并设计相关硬件电路实施温度漂移补偿,但其适用温度范围窄、调试过程烦琐、灵活性差。文献提出多种温度漂移补偿方法,但未建立具体的补偿模型; 神经网络、等均被用于实现温度漂移补偿,准确度较高,但计算复杂,不利于微处理器( microcontrollerunit,MCU) 的实现; 文献提出了电磁力平衡传感器磁钢温度稳定的控制方法,有效抑制了温度漂移,但未实现宽工作温度范围内的漂移补偿; 文献采用红外成像技术来实现高温下的温度漂移补偿,取得了较好的补偿效果,但对处于室温工作状态的电子分析天平借鉴意义不大。
为此,本文从电子分析天平的工作原理及其温度漂移产生机理出发,建立电子分析天平温度漂移数学模型,通过一定的条件约束和工程估算,在满足称量精度要求的前提下,进行温度漂移模型简化,通过对天平温度敏感元件的温度测量和测量滞后分析,提出温度漂移分段线性加权补偿算法。实测表明,上述研究方法能快速、准确地实现电子分析天平温度漂移的自动补偿,且优于国家标准《GB /T 26497-2011 电子天平》规定的 I 级天平温度对示值影响的误差指标。