CN101650215B - 电子天平量程校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子天平量程校准方法，包括如下步骤：a)称量并记录电子天平第一次空载读数；b)称量并记录电子天平加载已知质量砝码的读数；c)称量并记录电子天平第二次空载读数；d)根据第一次、第二次空载读数及加载读数求解新的灵敏度系数及零点修正系数；以及e)更新所述电子天平的灵敏度系数及零点修正系数。本发明的电子天平量程校准方法可以同时解决量程漂移及零点漂移问题，并提高校准精度。

Description

电子天平量程校准方法

技术领域

本发明涉及电子天平的校准，尤其涉及用于电子天平量程校准及零点漂移修正的电子天平量程校准方法。 

背景技术

由于电子天平(如电磁力补偿式、电阻应变片式、振弦式等电子天平)是由若干个不同零件组装而成，因此，随着温度的变化、长时间的操作，电子天平的零点及量程通常会发生变化，导致称量结果不够准确。有时随着称量地点的变化，如从1楼到10楼或从上海到北京，量程也会发生变化。 

另一方面，欧洲、美国等对贸易天平的零点及量程漂移量有严格的要求，不能超过某一最大允许值。中国也将提高电子天平这一性能的要求。所以，零点、量程漂移较大的电子天平将无法进入市场。 

为了解决量程漂移问题，当前电子天平都具有量程校准功能，校准方法为，以开机零点(开机时空称盘的读数)为基准，称量一次加载(满载或半载或其他小于满载的已知质量)，计算新的灵敏度系数，更新天平中灵敏度系数。这种方法的不足之处在于，当天平存在零点漂移时，量程校准后零点漂移依然存在，漂移量可能被放大或缩小(与灵敏度变化有关)。这一现象是用户不希望的，同时如果零点漂移值很大，可能无法满足各国的标准要求。 

有的电子天平为了解决零点漂移问题，在每次量程校准之前强制用户做清零操作。对用户来说，这种做法不方便、不够人性化。 

发明内容

本发明的目的在于提出一种电子天平量程校准方法，以同时解决量程漂移及零点漂移问题。 

为此，本发明提出一种电子天平量程校准方法，包括如下步骤：a)称量并记录电子天平第一次空载读数；b)称量并记录电子天平加载已知质量砝码的读数；c)称量并记录电子天平第二次空载读数；d)根据第一次、第二次空载读数及加载读数求解新的灵敏度系数及零点修正系数；以及e)更新所述电子天平的灵敏度系数及零点修正系数。 

上述步骤a)中，当第一空载读数小于第一阈值时，直接启动量程校准程序，反之，要求用户清空称盘，直至空载读数小于第一阈值。在步骤c)中，当第二、第一空载读数差异小于第二阈值时，直接进入步骤d)，反之，要求用户恢复第一空载时称盘空载状态(通常为清空称盘)，重读第二空载数据，直至两次空载之差小于第二阈值，然后进入步骤d)。为了降低空载称量的随机干扰，提高量程校准精度，可以取两次空载AD(模数转换)值平均值作为实际空载AD值，用于计算灵敏度系数。 

在一个实施例中，步骤d)中根据第一、第二次空载读数的平均值及加载读数求解所述新的灵敏度系数。 

在一个实施例中，步骤d)中根据第二次空载读数及加载读数求解所述新的灵敏度系数。 

在一个实施例中，步骤d)中可以根据第一次空载读数、第二次空载读数或两者平均值其中之一以及新的灵敏度系数求解新的零点修正系数。 

步骤b)中的加载通常使用接近满载的标准砝码，当天平线性度很好时，可以减轻加载砝码的质量。 

设电子天平第一次空载AD值为x01，加载已知质量Ls的AD值为x1，卸载后第二次空载AD值为x02，则空载平均值为x0＝(x01+x02)/2，电子天平新的灵敏度系数a1为 

a1＝(Ls-0)/(x1-x0)＝Ls/(x1-x0) 

于是，新的称量读数按如下公式计算 

L＝a1*x+a0 

其中，a0＝-a1*x02 

x为电子天平的AD值，L为显示读数，a0为零点修正系数，保证校准后空载显示为0。 

因此，本发明的电子天平量程校准方法可以同时解决量程漂移及零点漂移问题，并提高校准精度。本方法同时适用于外校天平及内校天平的量程校准。 

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中： 

图1为根据本发明一实施例的量程校准方法流程图。 

图2为根据本发明一实施例的量程校准方法详细执行流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明： 

参照图1所示，首先，如步骤10，称量并记录电子天平第一次空载读数。此空载读数可以在电子天平校准程序初始化后由电子天平自动读取。举例来说，读取的是电子天平第一次空载时AD(模数转换)值x01。 

接着，步骤20称量并记录电子天平加载已知质量砝码的读数。该步骤可在电子天平的提示下根据天平校准设定值Ls向天平上加载同质量的标准砝码来完成，其中所加载的砝码可以为电子天平的满载值，或者为小于该满载值的已知质量的砝码值。举例来说，读取此时的AD值x1。 

之后，步骤30称量并记录电子天平第二次空载读数。此空载读数可以在移出上述已知质量的砝码之后由电子天平自动读取。举例来说，读取的是电子天平第二次空载时AD值x02。 

然后，如步骤40，电子天平会根据第一、第二空载读数x01、x02及加载读数x1求解新的灵敏度系数a1及零点修正系数a0。 

举一例如下：为了降低空载称量的随机干扰，提高量程校准精度，取前后两次空载读数的平均值作为最终空载AD值x0＝(x01+x02)/2；根据上述称量过程，有： 

a1*x0+a0＝0，a1*x1+a0＝Ls，根据这两个条件，可以解出， 

a1＝(Ls-0)/(x1-x0)＝Ls/(x1-x0) 

再根据a1*x02+a0＝0，解出 

a0＝-a1*x02

于是，新的称量读数按如下公式计算 

L＝a1*x+a0 

而且在原空载读数基本保持为x02的情况下，空载读数新的显示将为0，这就同时修正了零点漂移。 

在另一个例子中，取第二次空载读数x02及加载读数x1进行计算；根据：a1*x02+a0＝0，a1*x1+a0＝Ls，可以解出， 

a1＝(Ls-0)/(x1-x02)＝Ls/(x1-x02) 

再根据a1*x02+a0＝0，解出 

a0＝-a1*x02 

于是，新的称量读数按如下公式计算 

L＝a1*x+a0 

而且在原空载读数基本保持为x02的情况下，空载读数新的显示将为0，这就同时修正了零点漂移。 

另外，新的零点修正系数a0还可以根据x01或者x0来求解获得。 

之后，如步骤50，按照新的计算结果更新电子天平的灵敏度系数及零点修正系数。 

最后，如步骤60，使天平当前空载读数为零。如果电子天平的空载读数已经显示为0，则省略此步骤，否则，通过软件触发将空载读数(即天平显示读数)设为零。 

上述过程的大部分是由电子天平根据设定的程序完成，对操作者而言，相当于只进行了一次称量，因此校准过程并不繁琐。为了保证上述方法的可靠实施，下面描述根据上述方法的优化实施例的执行流程。 

图2为根据本发明一实施例的量程校准方法详细执行流程图。 

首先，读取天平第一次空载时AD值x01并判断其是否超过设定的第一空载阈值TH1(步骤101)，当x01大于第一空载阈值TH1时，说明称盘上有重物，电子天平通过显示提示或警告信息要求操作者清空称盘(步骤102)，直至空载读数小于阈值TH1(步骤103)。 

然后，提示操作者根据天平校准设定值Ls向天平上加载同质量的标准砝码，读取AD值x1(步骤104)。

接着，提示操作者移去加载砝码，使天平再次空载，读取第二空载AD值x02(步骤105)，判断两次空载之间的差异(即差的绝对值)是否小于第二阈值TH2(步骤106)，如果两次空载差异大于第二阈值TH2，说明两次空载时称盘加载状态发生变化，要求操作者恢复第一空载时称盘空载状态(通常为清空称盘)(步骤107)，直至差异小于阈值TH2。 

之后进行求解新的灵敏度系数a1及零点修正系数a0的计算(步骤108)。详细的计算过程请参照前述的步骤40，在此不再展开描述。 

之后，按照新的计算结果更新电子天平的灵敏度系数及零点修正系数(步骤109)。 

最后，使天平当前空载读数为零(步骤110)。如果电子天平的空载读数已经显示为0，则省略此步骤，否则，通过软件触发将空载读数(即天平显示读数)设为零。 

值得一提的是，第一阈值TH1可以设为电子天平最小称量的1/5至2/3之间的某一值，第二阈值TH2可以设为电子天平10倍实际分度值以内的某一值。 

以某一型号400g*1mg的天平为例，由于某种原因导致天平的零点及量程发生漂移。阈值TH1为0.015g；阈值TH2为0.005g。 

当前量程计算系数为a0＝-12.5239，a1＝0.0001001393。当前空载AD值为125025，称量读数为-0.004g，小于TH1；加载400g标准砝码后AD值为4120678，称量读数为400.118g；卸载后空载AD值为125031，称量读数为-0.003g，两次空载差异为0.001g，小于TH2。可以看出，天平初始零点漂移为-0.004g，量程漂移为0.122g。 

于是，x0＝(125025+125031)/2＝125028，x1＝4120678，Ls＝400，重新计算a1，a0， 

a1＝(Ls-0)/(x1-x0)＝Ls/(x1-x0)＝0.0001001089 

a0＝-x02*Ls/(x1-x0)＝-12.5167 

更新天平中a1，a0后，天平空载读数为， 

L0＝a1*x+a0＝0.0001001089*125031+(-12.5167)＝0.000 

即若电子天平精确到0.001时，空载读数已自动清零。 

如有其他干扰因素导致量程校准后的空载读数不为零，可以触发软件命令清零，此时相应更新a0值。 

上面的描述仅仅是为了说明本发明的原理。另外，对于本领域技术人员来说，可很容易进行各种的修改和变形，因此，也并不希望将本发明限制到图示和文字所描述的具体结构和应用场合中，所有适当的变形和等效替换都被认为落在本发明所附权利要求书和它们的等效实施方式范围内。

Claims (11)

1.一种电子天平量程校准方法，所述方法包括以下步骤：

a)称量并记录电子天平第一次空载读数；

b)称量并记录电子天平加载已知质量砝码的读数；

c)称量并记录电子天平第二次空载读数；

d)根据第一次、第二次空载读数及加载读数求解新的灵敏度系数及零点修正系数；

e)更新所述电子天平的灵敏度系数及零点修正系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中所加载的砝码为所述电子天平的满载值或小于该满载值的已知质量的砝码值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d)中，根据所述第一、第二次空载读数的平均值及所述加载读数求解所述新的灵敏度系数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤d)中，根据所述第二次空载读数及所述加载读数求解所述新的灵敏度系数。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述步骤d)中，根据所述第一次空载读数、第二次空载读数或两者平均值其中之一以及所述新的灵敏度系数求解所述新的零点修正系数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中第一次空载读数小于设定的第一阈值时有效，否则，要求清空称盘后重新执行步骤a)。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一阈值介于所述电子天平的最小称量的1/5至2/3之间。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c)的第二次空载读数与所述步骤a)的第一次空载读数差异小于设定的第二阈值时有效，否则，要求恢复步骤a)的称盘空载状态后重新执行步骤c)。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二阈值在10倍电子天平实际分度值以内。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤e)之后还包括步骤：

f)当所述电子天平校准后空载读数不为零时，使电子天平当前空载读数清零。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电子天平包括外校天平或内校天平。

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