杠杆式电磁天平抗干扰方法研究

Ｋｅ ｏ ｄ Ｅｅｔ ｍ ｇ ｅ ｃｂ ｌ ｃ Ｓｇ ａ ａ ａ ｓ Ａ ｔａ ｍｉｇ Ｆｌ ｒ ｇ ｙｗ ｒ ｓ ｌｃ ｏ ａ ｎ ｔ ａ ｎ ｅ ｉ ｌ ｎｌ ｉ ｒ ｉ ａ ｎ ｙ ｓ ｎｉ ｍ ｎ ｉｅｉ ｊ ｔ ｎ
１ 引 言
电磁 天平 是 以杠 杆 式 机 械 天平 为 主 体 ， 通过 引 入 电磁技 术和 电子 技 术 ， 后 采 用 数 字输 出 的新 型 最
２１ ００年 ８月
宇航 计 测技 术
Ｊ ｕｎ ｌ ｆＡ ｔ ｎ ｕ ｉ Ｍｅｒｌｇ ｎ ａ ｕｅ ｎ ｏ ｒａ ｓｒ ａ ｔ ｔ ｏ ｙａ ｄ Ｍｅ ｓ ｒｍｅ ｔ ｏ ｏ ｃ ｏ
Ａｕ ．， ０ ｇ ２０１ Ｖｏ ， ０． ｌ ３ Ｎｏ． ４
第３ ０卷
第 ４期
文 章 编 号 ：０ ０～ ２ ２ ２ １ ） ４— ０２— ６ １０ ７ ０ （０ ０ ０ ０ ３ ０
ＺＨＵ ｎ Ｗ ＡＮＧ ａ —ａ ＹＡＮ ｉ Ｍ ＥＩ Ｈｏ ｇ ｗｅ Ｇａ ｇ Ｘｉ ｏ ｓ ｎ Ｌｅ ｎ— ｉ
（ ｅｉｇＡ ｒｓａｅＩｓｔｔ ｆ ｅｒ ｏｙａｄ ｔ ｓｒｍ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，ｅ ｉｇ１０ ７ ） Ｂ ｉｎ ｅｏｐｃ ｔｕｅ ｏ Ｍ ｔ ｌｇ ｎ ｅ ｕｅ ｅｔ ｃｎｌ ｙ Ｂ ｉｎ ０ ０ ６ ｊ ｎ ｉ ｒ ｏ ａ Ｔ ｏ ｊ
天 平 。北 京航 天 计 量 测 试 技 术 研 究 所 自上 世 纪 ８ ０
天平 托盘 的晃 动 ， 导致 称 量 过 程 中读取 的数 据 不 稳
定 ， 统 的电压 表读 数 方 式 已经 不 能 满 足测 量 重 复 传
性 要求 。为此 ， 采用 动 态 信 号 分 析技 术 对 天 平 的输 出数 据进行 分析 ， 现 天 平 的输 出具 有 明显 的周期 发
收稿 日期 ：０ ９— ８—１ ；修 回日期 ：０ ０—０ ２０ ０ ８ ２１ ５—２ １ 作者简介 ： 刚（９ １一） 男 ， 朱 １８ ， 工程师 ， 主要研究方 向： 力学计量。
对 干扰 的来 源 和形 式进 行 了理 论 分 析 ， 通 过 实验 并
进行 验 证 。同时 ， 出 了解 决方 案 。 提
ｓｓｉ ｅ ｏ ｄ ｔｒ ｎ ｈ ｉ ｏ ｒ ｅ ｏ ｉｔ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｓ ｍａ ｏ ｐ ｏ ｅ ｉ． Ｓ ｌ ｉｎ ｏ ｉ ｓｕｓ ｄ ｔ ｅ ｅｍｉ ｅ ｔ ｅ ｍａｎ ｓ ｕ ｃ ｆｄ ｓｕ ｂａ ｃ ｎ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓ ｉ ｄｅ ｔ ｒ ｖ ｔ ｏｕｔ ｆ ｏ ｔ ｉ ｒ ｂ ｅ ｉ ｄ ｓ ｕｓｅ ａ ｉ ｓ ｐ ｏ ｅ ｈ ｔ ｈ ｓ ｌ ｔ ｎ ｉ ｕ ｅｕ ｏ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔｂｉ ｔ ａ ｄ ｈ ｓｐ ｏ ｌｍ ｓ ｉｃ ｓ ｄ ｎｄ ｔ ｒ ｖ ｄ ｔ ａ ｔ ｅ ｏ ｕ ｉ ｓ ｓ ｆ ｌ ｔ ｉ ｒ ｖ ｈ ｒ ｐ ａａ ｌ ｙ ｎ ｉ ｏ ｉ ｓａ ｉｉ ． ｔｂ ｌ ｙ ｔ
倾斜 ， 位移 变换 器 的差 动铜 片 随Hale Waihona Puke Baidu转 动 ， 将天 平横 梁
倾 斜 的角度 转换 为位 移 （ 即弧 长 ） 变化 。此后 ， 的 位
Ｆ １＋Ｆ ２＋Ｆ ＝Ｆ １ ｍ Ａ＋
性 。可 以预 见 ， 天平 的晃 动 是 产 生这 些 周 期 干 扰 的
主要原 因 。本 文从 杠 杆式 电磁 天 平 称 量 原 理 出发 ，
年代 开始 进行 杠 杆 式 电 磁 天 平 的 研 究 ， “ 级 为 Ｅ等 砝码 标 准装 置 ” 制 了 配 套 天 平 ， 以 此 为 基 础 先 研 并 后完 成 了小 推力 校 准装 置 ， 小力 矩 标 准 装 置 等 课 微 题 的研究 。 国防计量 预 研 课题 “ Ｅ 等级 砝 码 标 准装 置 ” 求为 Ｅ 等 级砝 码 研 制 配套 天 平 ， 要 这对 天平 提 出 了更高 的重复性 和稳 定 性 指标 要 求 。为 此 ， Ｅ 对 等级砝 码标准 装 置 配套 天 平 进 行 了技 术 改造 ， 用 应 多项创 新技术 ， 除 了称 量 中各 种 干扰 因素 。但 是 排 由于气 流影 响 ， 特别 是 开关天 平 、 加卸 载砝 码会 引起
析， 并通过实验进行 了验证 。同时 ， 提出 了抗干扰的解决方案 ， 提高 了天平称量 的重复性和稳定性 。
关键词 电磁天平 信号分析 抗干扰 滤波
Ｔ ｅＲｅｅ ｒｈ ｏ ｎｉ ｍｍｉｇＭｅｈ ｄｆｒＥ ｅｔｏ ｇ ｅｉ Ｂａａ ｃ ｈ ｓａ ｃ ｆＡ ｔ ａ ｊ ｎ ｔｏ ｌ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｌｎ ｅ ｏ ｃ ｃ
Ａｂｓｒ ｃ Ｔｈ ｓｕ ｂ ｎ ｅ ｉ ｉｈ ｉ ｇ ｏ ｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｂ ｌ ｎ ｅ ｉ ｉｃ ｓ ｄ． Ｔｈ ｏ ｅ ｉａ ｎ ｌ — ｔａ ｔ ｅ ｄｉｔ ｒ ａ ｃ ｎ ｗｅ ｇ ｔｎ ｆｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ａａ ｃ ｓ ｄ ｓ ｕｓｅ ｅ ｒ ｔ ｌａ ａｙ ｃ
２ 称 量 原 理
天平称 量 原理 如 图 １所示 。称量 时 由于 电磁 补 偿力 矩 的作 用 而 自动 平 衡 ， 原 理 是 当配 重砝 码 与 其
标 准 砝码不 等 而产 生 一 力 矩 差 时 ， 平 横 梁 向一 方 天
第 ４期
杠杆式 电磁 天平抗干扰方 法研 究
・ ３・ ３
中 图分 类 号 ：Ｈ８３ Ｔ ２
文 献 标 识 码 ： Ａ
杠 杆 式 电磁 天 平抗 干扰 方 法研 究
朱 刚 王 小 三 闫 磊 梅 红 伟
（ 京航 天计量 测试技 术研 究所 ， 京 １ ０ ７ ） 北 北 ００６
摘 要 对杠杆式电磁天平在称量过程中存在的主要干扰来源进行了探讨， 对来源的主要形式做了理论分