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1 引言

力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)用于稱重測(cè)力傳感器的檢定與校驗(yàn), 對(duì)傳感器進(jìn)行非線性、遲滯、重復(fù)性、蠕變進(jìn)行測(cè)試, 目前, 力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)主要有靜重式、杠桿式、比對(duì)式 3 種結(jié)構(gòu)形式。靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)直接利用標(biāo)準(zhǔn)砝碼在地球引力場(chǎng)中產(chǎn)生的重力來(lái)復(fù)現(xiàn)力值, 力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)精度為 0. 01級(jí), 基準(zhǔn)力機(jī)可達(dá)到 01005 級(jí)。杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是利用杠桿加力, 杠桿一端掛砝碼, 杠桿另一端產(chǎn)生與砝碼數(shù)值成比例的力值, 雖然也是用砝碼復(fù)現(xiàn)力值, 但是誤差經(jīng)過(guò)杠桿比例放大, 力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)精度為 0. 05 級(jí)。比對(duì)式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)是將標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被檢傳感器一起串聯(lián)在力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上, 通過(guò)機(jī)械形變產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)力值, 利用標(biāo)準(zhǔn)傳感器檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)力值。國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG753) 91 疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)中最高精度級(jí)別為 0103級(jí)。

群控力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)采用一臺(tái)上位機(jī)管理多臺(tái)下位機(jī),設(shè)計(jì)了分布式主從控制方式, 總體并行, 局部分時(shí)異步處理, 解決了系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制與測(cè)試的要求, 實(shí)現(xiàn)了測(cè)控自動(dòng)化, 在國(guó)內(nèi)傳感器測(cè)試領(lǐng)域率先實(shí)現(xiàn)群控測(cè)試。

2 標(biāo)準(zhǔn)機(jī)簡(jiǎn)介

群控靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的控制關(guān)鍵在各力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的切入是異步的、隨機(jī)的。同時(shí), 測(cè)試過(guò)程要符合OIML 國(guó)際建議 No. 60 的要求, 即對(duì)傳感器的加載、卸載、數(shù)據(jù)采集、處理要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。這就對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的適時(shí)性提出了一定的要求, 即系統(tǒng)要保證對(duì)外來(lái)信息以足夠快的速度進(jìn)行處理, 并在一定的時(shí)間內(nèi)作出響應(yīng), 而且系統(tǒng)應(yīng)能夠同時(shí)進(jìn)行各種不同的操作。設(shè)計(jì)了分布式主從控制方式, 對(duì)多個(gè)任務(wù)實(shí)現(xiàn)總體上的實(shí)時(shí)并行, 局部分時(shí)異步的處理方法。主機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)多臺(tái)下位機(jī)的控制、數(shù)據(jù)的接收處理、測(cè)試結(jié)果表格打印、誤差曲線繪制, 下位機(jī)是控制系統(tǒng)的核心, 負(fù)責(zé)多臺(tái)測(cè)試機(jī)全部控制的實(shí)現(xiàn), 它由可編程序控制器控制執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試機(jī)加載、卸載、與主機(jī)的通訊。控制的實(shí)現(xiàn)有手動(dòng)/ 自動(dòng)方式。

比對(duì)式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最高精度是 0. 03級(jí),利用西門(mén)子 611.A 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、大速比減速機(jī)和精密滾珠絲杠實(shí)現(xiàn)了nm 級(jí)微位移進(jìn)給, 不考慮加荷速率,最小進(jìn)給量可實(shí)現(xiàn)2 nm, 在滿足生產(chǎn)終端測(cè)試速度條件下, 實(shí)現(xiàn)了最小進(jìn)給量 6 nm, 提高了設(shè)備力值的分

辨率, 力值的分辨率可達(dá)到 0101%, 使比對(duì)式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)精度達(dá)到 0. 01級(jí), 高于疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)進(jìn)行蠕變測(cè)量是通過(guò)恢復(fù)間接測(cè)量的, 蠕變與恢復(fù)是有區(qū)別的。在比對(duì)式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)中首創(chuàng)了比對(duì)式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)蠕變測(cè)試方法, 解決了大量程傳感器生產(chǎn)過(guò)程中的蠕變測(cè)試問(wèn)題。

應(yīng)變式傳感器補(bǔ)償裝置可同時(shí)解決生產(chǎn)中多只傳感器補(bǔ)償問(wèn)題。裝置主要由高低溫試驗(yàn)箱和靜重式力發(fā)生裝置構(gòu)成, 砝碼加、卸荷時(shí)間及蠕變測(cè)試滿足 OIML 國(guó)際建議 No160 及國(guó)家稱重傳感器檢定規(guī)程的要求。為了減小砝碼的加、卸荷時(shí)間, 保證砝碼升降移動(dòng)的平穩(wěn)性和力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)精度, 在對(duì)中機(jī)構(gòu)、砝碼結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、蠕變機(jī)構(gòu)等方面采用了關(guān)鍵技術(shù)措

施, 保證了技術(shù)性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前, 沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院研制的 HB5224 型力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)已形成系列化產(chǎn)品, 量程為 60~ 100 t. 測(cè)試過(guò)程均符合 0IML 國(guó)際建議 No160 的要求。此外, 還研制出在一臺(tái)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)上兼容各量程測(cè)試要求的液壓比對(duì)式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī), 具有測(cè)量量程兼容模式、量程轉(zhuǎn)換方式、量程轉(zhuǎn)換力值控制的專(zhuān)利檢測(cè)技術(shù)。

參 考 文 獻(xiàn)

[ 1] 施漢謙. 電子秤技術(shù). 北京: 中國(guó)計(jì)量出版社, 1991.

[ 2] 馬良. 應(yīng)變電測(cè)與傳感技術(shù). 北京: 中國(guó)計(jì)量出版社, 1993.

[ 3] 唐文炳. 電子衡器使用手冊(cè). 北京: 中國(guó)計(jì)量出版社, 1995.

[ 4] 鄭瑜平. 可編程控制器. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 1995.

[ 5] 王榮良. 計(jì)算機(jī)接口技術(shù). 北京: 電子工業(yè)出版社, 2003

 

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