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电子分析天平的研究进展

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-10-22 17:45【

1电子分析天平的研究进展
1.1电磁力平衡传感器的研究进展

电磁力平衡传感器利用安培力定律和杠杆平衡原理将重力信号转换为电信号,其全量程感应分辨率在2×106以上,是电子分析天平实现负载重物高精密质量计量的核心部件。电磁力平衡传感器因其独特的工作原理,对材料制造、机械加工、零部件装配以及工艺处理等要求非常严格,目前世界上仅有如Mettler Toledo、Sartorius和Shimadzu等少数厂家掌握了该技术,且均在国际上获得专利,主要用于占领高端市场。电磁力平衡传感器经历了从传统分体式结构至一体化单模块结构的发展过程,下面将对这2种结构进行详细论述。

1.2传统分体式电磁力平衡传感器
传统分体式电磁力平衡传感器中的簧片、平行导轨、横梁、链杆、吊架、基座、秤盘芯、磁钢、导磁体和动圈等各类零部件通常是由多种材料分别采用压铸、冲压、切削以及轧制等工艺精密加工而成,其数量较多在100个以上。 各类零部件散件需要采用螺丝通过专用夹具按顺序进行逐一组装,最终才能形成具有称量功能的电磁力平衡传感器整体,其过程非常繁琐,且对夹具本身的加工精度和工人的装配工艺要求很高。组装完成后的国内外分体式电磁力平衡传感器。

可见,传统分体式电磁力平衡传感器中的各类零部件的种类繁杂、数量众多且加工和装配工艺繁琐,这使得传感器的性能容易受零部件加工误差、装配工艺随机因素的影响,一致性难以保证;为完成组装,还需要设计和加工相应的夹具,且整个装配过程均由人工操作,这无疑增加了传感器的制造成本,而生产效率却很低,不适合大规模量产;实际上,传感器中各零部件与连接螺丝之间的尺寸不能做到完全匹配,相互之间会因外界震动的影响产生微小的错位滑动,这将减弱传感器的鲁棒性;由于传感器各零部件所采用的材料不同,其尺寸随温度和时间的变化量会产生差异,这导致传感器的漂移量较大、线性度变差、可靠性降低。

上述各种缺陷表明,传统分体式电磁力平衡传感器难以满足批量生产的电子分析天平质量计量性能要求。此外,由于国产的分体式电磁力平衡传感器主要依靠仿制Sartorius和Mettler Toledo这2家公司的早期产品,缺乏对关键部件的材料特性、加工和处理工艺、机械弹性体称重机构受力模型、磁路结构模型等深入的基础研究,导致电子分析天平的称量精度和稳定性远不如国外的同类产品,进一步提高了电子分析天平研究和开发的难度。