CN1015022B - 电子天平的温度补偿装置 - Google Patents

Abstract

电子天平的温度补偿装置具有：灵敏度校正用内装砝码，根据电信号对内装砝码自动增减的砝码增减装置，环境温度的测量装置，对于每一个二点以上的测量温度记忆上述内装砝码增加和减小时测量数据的存储器，根据这时的环境温度和上述存储器的记忆数据对重量测量数据进行灵敏度和另点补偿的校正装置。本发明的目的是，以自动或手动方式使环境温度顺次变化时，不必用人手就可自动补偿天平的灵敏度，同时也自动补偿另点温度系数。

Description

本发明涉及电磁力自动平衡式电子天平中的灵敏度和零点的自动温度补偿装置。

在电磁力自动平衡式电子天平中，作为电磁力发生机构而使用的磁体的磁通密度表现出具有200ppm/℃至500ppm/℃的温度依赖性。对于读数极限为全量程的160万分之一至200万分之一左右的精密电子天平，温度每变化1度要想有1/400至1/1000的精度，则必须进行灵敏度补偿。

过去的电子天平的温度补偿办法是改变天平周围的温度，测出其改变前后灵敏度的变化，用手动的方式调节温度系数校正电路的开关或可变电阻器等，然后再一次改变天平周围的温度，并判断上次的调节是否正确。如果不正确时，要再次反复进行手动调节。而且，使周围的温度改变并稳定下来之后，还要经过几个小时，天平才能在这个温度中稳定下来。因此，温度范围跨越5℃-45℃全域的天平灵敏度的温度系数之精密调节需要非常长的时间，并需要花费很多精力。由于这个原因能在跨越5℃至45℃使用温度范围全域内精密调节灵敏度温度系数的电子天平是非常昂贵的。

本发明的目的是，以自动的方式或手动的方式使环境温度顺序变化下去时。不必用人手，就可自动补偿天平的灵敏度，同时也自动补偿零点的温度系数，提供可以在天平的整个使用温度范围内（5℃-45℃）经常保证灵敏度和零点温度系数的电子天平。本发明的另一个目的，是以便宜的价格来提供具有这样高精度的天平。

本发明的电子天平温度补偿装置包含有环境温度测量装置、对于二点以上的各测量温度记忆增加上述内装砝码时和减小时测量数据的存储器、根据当时的环境温度和上述存储器中记忆的数据对重量测量数据进行灵敏度和零点补偿的校正装置，其特征在于还包括灵敏度校正用的内装砝码和根据电信号自动增减内装砝码的砝码增减装置。

下面接合附图说明本发明，其中，图1是表明本发明的一个实施例的方框图，图2是表明本发明另一实施例的方块图。

图1为本发明的一个实施例。重量变换部1根据由位置变化敏感器2、放大器3、PID控制部4、电流放大器5和电磁力发生线圈6构成的伺服机构，按盘上的重物产生与之平衡的电磁力，经电阻将这时流过线圈6的电流变换成电压，从而获得重量测量数据。这个重量测量数据转换开关电路8，送入A/D变换器9的输入端，再将数字化的测量数据输入微型计算机10。同时，在重量变换部1中装有利用马达11工作的砝码增减机构12。这个马达11受微型计算机10的指令控制。

此外，为了测量重量变换部1的环境温度，装有温度敏感元件13，其输出信号经放大器14放大后，在校正测温时，经开关电路8输 入到A/D变换器9的信号输入端，在使用天平时，主要通过转换开关15输入到A/D变换器9的基准信号输入端。测温时A/D变换器9的基准信号输入端要输入稳压电压源16的输出电压。

微型计算机10是由I/O接口17、键盘18、RAM19、ROM20、非易失性RAM21、显示器22和CPU23构成。显示器22用来表示CPU中数据处理后的测量值等。ROM20用来记忆控制程序等，非易失性RAM21用来记忆校正时在各个温度测出的内装砝码增减时的重量测量数据，以及由这些数据算出的温度系数值或表示温度特性的函数等。在A/D变换器9的信号输入端及基准信号端装有转换开关8和15，它们受CPU的指令控制。

以下说明它们的作用：

在校正时，电子天平整体放置在可以变化环境温度的恒温槽内，以自动或手动的方式，顺次调节，例如在5℃至45℃范围内所定的某一温度上，如：5℃，15℃，25℃，35℃，45℃处，从键盘18指示校正方式后，温度敏感元件13测出的温度一旦等于上述所定的温度时，马达11就自动增减内装砝码，这时所测出的重量值被记忆在非易失性RAM21中，在温度测量时，将放大器14的输出接入到A/D变换器9的输入端，并将稳压电源16的输出加到基准信号输入端。在重量测量时，将电阻7的端电压引入到A/D变换器9的输入端，同时，将放大器14的输出接到基准信号的输入端。

这样，对于每一个温度，减小内装砝码时的零点数据和增加内装砝码时的数据均被存储在非易失性RAM21中，CPU23根据这些数据算出温度系数（在全部温度范围内是一定的）或表征温度特性的函 数（包含有温度的2次方以上的高次项）。可以将这些也写入非易失性RAM21中。

校正作业完成之后，由键盘18转换成测量方式。在这种方式下，温度敏感元件13定期的或对应于一定的温度变化时测出环境温度。由此，再由CPU求出这个温度下的零点及灵敏度的校正值。

当天平的盘子上装有被测物时，由A/D变换器9及CPU23完成这种温度下的校正处理之后，测量值就表示在显示器22上。

图2给出了本发明的另一个实施例，粗平衡设定部24是一个驱动第二个电磁线圈25产生预定的电磁力的装置。例如，对于最大称量为200克、读数极限为0.1毫克的具有分率为200万分之一的电子天平，±200毫克以下由第一电磁线圈6及控制它的伺服机构产生电磁力，在此以上的重量由第二电磁力线圈25产生。灵敏度的温度系数补偿部分26是利用运算放大器的放大电路。电阻R₁，R₂、R₃、R₄的组合由开关S₁、S₂、S₃、的开闭决定，从而可以选择所希望的增益。这些开关S₁～S₃的开闭受CPU的指令控制。微型计算机10内的非易失性RAM21，在校正方式下存储对应各测量温度特别是对应于开关S₁～S₃开闭状态的A/D变换器的输出数据。从而可以知道，在全部温度范围内的温度特性实验结束时，开关S₁～S₃，到底哪一种组合可以给出灵敏度的最佳温度系数。同时，即使是在最佳的开关S₁～S₃组合时，也存在一些残余误差，这由非易失性RAM21存储起来，由此，可以校正测量方式下的重量值数据。

这种结构与上述实施例一样，在校正方式时，对于每一个设定的温度进行内装砝码的增减，测出和存储砝码增减时的重量数据，这 时，按CPU的指令进行储S₁～S₃的开闭的各种组合。对于每种组合时的重量数据由非易失性RAM21存储。这样，在所有设定温度下的校正试验完成之后，CPU决定出开关S₁～S₃的最佳组合。残留的微小误差与前述实施例一样，由A/D变换器9及CPU的补偿动算来完成。

一般而言，对于称量读数限度大（160万分之一至200万分之一）的电子天平，虽然有必要正确地调节灵敏度的温度系数，但是在大多数情况下，其中所使用的A/D变换器的分辨能力与称量读数极限比较小的天平所用的有同等程度或者稍高。因此，只由A/D变换器来校正温度和灵敏度的关系是困难的。由图2所示的实施例可以看出，粗略的温度补偿由选择校正部分26的增益来进行，更高程度（细微）的补偿则由A/D变换器9和CPU进行，因此，即便使用具有分辨率比较低的A/D变换器的电子天平，也可以进行高精度的温度补偿。

作为本发明的更进一步的实施例，是增加校正部分26的转换开关的段数。这样，即便不用A/D变换器，也可以进行高精度的温度补偿。

此外，存储本发明测定数据的存储器并不限于非易失性RAM，也可以使用易失性存储器，由电池供电。当然也可以采用由EPROM存储的方法等变型来实施。

根据本发明，只要将电子天平设置在环境温度变化的地方，不必人手介入，就可以调节灵敏度和零点的温度系数。在节省人力的同时，还可以避免人为的误差。此外，由于装有内装砝码增减机构，可以 求出温度系数，从而可以同时校正灵敏度和零点。

Claims (3)

1、电子天平的温度补偿装置，包括：环境温度的测量装置、对于每一个两点以上的测量温度记忆上述内装砝码增加时和减少时测量数据的存储器、根据这时的环境温度和上述存储器的记忆数据对重量测量数据进行灵敏度和零点补偿的校正装置，其特征是还具有：灵敏度校正用内装砝码和根据电信号对内装砝码自动增减的砝码增减装置。

2、如权利要求1所述的电子天平的温度补偿装置，还具有：在A/D变换器的输入端设有转换开关的电路，可以将重量测量数据和温度测量数据转换成输入。

3、如权利要求1所述的电子天平的温度补偿装置，还具有：在温度敏感元件和上述A/D变换器的基准信号输入点之间设有增益可选择转换的放大电路，对于校正作业时的每次测量均转换增益。并将上述内装砝码增加时和减小时的测量数据记忆在上述存储器中，在电子天平使用时根据这个测量数据对上述放大电路的增益进行自动选择。

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