沈阳计量测试院辽宁沈阳110000
摘要：传统的电子天平的量程校准存在着各种各样的难题，本文提出了一种电子天平的量程校准方法，它可以同时解决量程漂移及零点漂移问题，并提高了校准精度，可在计量检定机构、计量校准工作、天平生产和使用厂家广泛使用，具有一定的实际使用价值和推广意义。
关键词：电子天平；量程；校准方法；分析
1概述
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楼或从沈阳到广州，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。
2电子天平的量程的校准难题
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，其校准方法为：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。
3电子天平的量程校准方法分析
图1为电子天平的量程校准方法流程图，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。
图1电子天平的量程校准方法流程图
4电子天平的量程校准方法举例分析
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
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。
5结语
本电子天平的量程校准方法可以同时解决量程漂移及零点漂移问题，并提高了校准精度，本方法同时也适用于外校天平及内校天平的量程校准，可在计量检定机构、计量校准工作、天平生产和使用厂家广泛使用，具有一定的实际使用价值和推广意义。
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作者简介：
李立梅，女，出生年月：1975年09月，单位名称：沈阳计量测试院，工程师，研究方向：天平计量的检定、校准与研究。