1 引言

力标准机用于称重测力传感器的检定与校验, 对传感器进行非线性、迟滞、重复性、蠕变进行测试, 目前, 力标准机主要有静重式、杠杆式、比对式 3 种结构形式。静重式力标准机直接利用标准砝码在地球引力场中产生的重力来复现力值, 力标准机精度为 0. 01级, 基准力机可达到 01005 级。杠杆式力标准机是利用杠杆加力, 杠杆一端挂砝码, 杠杆另一端产生与砝码数值成比例的力值, 虽然也是用砝码复现力值, 但是误差经过杠杆比例放大, 力标准机精度为 0. 05 级。比对式力标准机是将标准传感器和被检传感器一起串联在力标准机上, 通过机械形变产生标准力值, 利用标准传感器检测标准力值。国家计量检定规程JJG753) 91 叠加式力标准机中最高精度级别为 0103级。

群控力标准机采用一台上位机管理多台下位机,设计了分布式主从控制方式, 总体并行, 局部分时异步处理, 解决了系统实时控制与测试的要求, 实现了测控自动化, 在国内传感器测试领域率先实现群控测试。

2 标准机简介

群控静重式力标准机的控制关键在各力标准机的切入是异步的、随机的。同时, 测试过程要符合OIML 国际建议 No. 60 的要求, 即对传感器的加载、卸载、数据采集、处理要在规定的时间内完成。这就对测试系统的适时性提出了一定的要求, 即系统要保证对外来信息以足够快的速度进行处理, 并在一定的时间内作出响应, 而且系统应能够同时进行各种不同的操作。设计了分布式主从控制方式, 对多个任务实现总体上的实时并行, 局部分时异步的处理方法。主机负责对多台下位机的控制、数据的接收处理、测试结果表格打印、误差曲线绘制, 下位机是控制系统的核心, 负责多台测试机全部控制的实现, 它由可编程序控制器控制执行元件实现对测试机加载、卸载、与主机的通讯。控制的实现有手动/ 自动方式。

比对式力标准机国家标准规定最高精度是 0. 03级,利用西门子 611.A 伺服驱动系统、大速比减速机和精密滚珠丝杠实现了nm 级微位移进给, 不考虑加荷速率,最小进给量可实现2 nm, 在满足生产终端测试速度条件下, 实现了最小进给量 6 nm, 提高了设备力值的分

辨率, 力值的分辨率可达到 0101%, 使比对式力标准机精度达到 0. 01级, 高于叠加式力标准机国家标准规定。国内外生产的叠加式力标准机进行蠕变测量是通过恢复间接测量的, 蠕变与恢复是有区别的。在比对式力标准机中首创了比对式力标准机蠕变测试方法, 解决了大量程传感器生产过程中的蠕变测试问题。

应变式传感器补偿装置可同时解决生产中多只传感器补偿问题。装置主要由高低温试验箱和静重式力发生装置构成, 砝码加、卸荷时间及蠕变测试满足 OIML 国际建议 No160 及国家称重传感器检定规程的要求。为了减小砝码的加、卸荷时间, 保证砝码升降移动的平稳性和力标准机精度, 在对中机构、砝码结构、导向机构、蠕变机构等方面采用了关键技术措

施, 保证了技术性能。

3 结束语

目前, 沈阳仪表科学研究院研制的 HB5224 型力标准机已形成系列化产品, 量程为 60~ 100 t. 测试过程均符合 0IML 国际建议 No160 的要求。此外, 还研制出在一台力标准机上兼容各量程测试要求的液压比对式力标准机, 具有测量量程兼容模式、量程转换方式、量程转换力值控制的专利检测技术。

参 考 文 献

[ 1] 施汉谦. 电子秤技术. 北京: 中国计量出版社, 1991.

[ 2] 马良. 应变电测与传感技术. 北京: 中国计量出版社, 1993.

[ 3] 唐文炳. 电子衡器使用手册. 北京: 中国计量出版社, 1995.

[ 4] 郑瑜平. 可编程控制器. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1995.

[ 5] 王荣良. 计算机接口技术. 北京: 电子工业出版社, 2003

 

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