（精）一种新的高精度电子天平温度补偿方法

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1、第27卷第4期东北大学学报（自然科学版）Vol.27，No.42006年4月JournalofNortheasternuniversity（Naturalscience）Apr.2006!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!www.grain17.com!文章编号：1005-3026（2006）04-0371-04一种新的高精度电子天平温度补偿方法周玮1，张姝红1，张赜1，张志2（1.东北大学教育部暨辽宁省流程工业综合自动化重点实验室，辽宁沈

2、阳110004；2.沈阳龙腾电子有限公司，辽宁沈阳110034）摘要：双向加力式电子天平的电路结构不适于用硬件进行温度补偿，尝试利用神经网络的方法实现温度补偿·研究发现电子天平在相同质量全温度场下质量示值的漂移是一个非线性的关系，在同温度全质量场下的质量示值呈线性关系·根据这两个重要特性，利用神经网络对双向加力式电子天平进行温度补偿·结果表明，新的温度补偿方法实用性强，精度高，能有效提高电子天平计量精度·关键词：温度补偿；双向加力式电子天平；质量示值；神经网络；网络训练中图分类号：TP216文献标识码：A在以电磁力平衡传感

3、器为主要测量元件的电上电后，增加电磁力（磁缸）线圈中的电流，透过子天平中，由于计量精密，灵敏度高，温漂与时漂PID模拟电路的调节作用，杠杆恢复到平衡状态·成为影响电子天平计量的主要因素·在电子天平中，温漂是温度变化对电子天平计量性能影响的外部表现，产生温漂的原因主要是电子天平内过流元件的发热和天平工作环境温度的变化·温漂一般有规律，对整机精度影响较大［1，2］·电子天平的时漂是电子天平长时间工作不稳定性的外部表图1传感器杠杆结构现，产生时漂的原因比较复杂，如天平装配时，因Fig.1Sensor’sleverage螺丝拧的松

4、紧程度不同，在主机上残留的应力就对于应用单向加力原理工作的电子天平，在可能引起时漂·时漂一般无规律，对整机精度影响空载时，!端比"端重·因此，此时磁缸线圈中有小［3］·初始电流!，当加载重物时，通过增加加力线圈温度补偿通常是指温漂补偿，是电子天平漂中的电流的大小，使得杠杆再次平衡，这样根据移的主要因素·双向加力式电子天平的电路结构加力线圈中的电流!’便可测得重物的质量"·对不适于用硬件温度补偿，只能另辟蹊径寻找新的于应用双向加力原理工作的电子天平，机械结构解决办法·在产品研制过程中，本文尝试用神经网仍然是杠杆结构，只是在空

5、载时，"端要比!端络的方法实现温度补偿，结果表明，新的温度补偿重·当!端加载质量为1#max（#max是电子天平方法实用性强，精度高，能有效提高电子天平计量2精度·最大称量值）时，电磁力为零，磁缸线圈中的电流为零·这样，在电子天平机械结构不变的情况下，1双向加力式电子天平工作原理测量同样质量的物体，双向加力式电子天平的电无论是单向加力还是双向加力的电子天平，流值是单向加力式电子天平电流值的1／2，当量它的机械传感器部分都是一个杠杆结构，如图1程加大一倍，电子天平电流仍可以工作在良好的所示·线性区域内，保证测量精度·即在电子

6、天平机械结电子天平上电时（空载），杠杆都是不平衡的·构不变的情况下，双向加力式电子天平可以使测收稿日期：2005-05-10基金项目：国家自然科学基金资助项目（60574050）·作者简介：周玮（1955-），男，湖北黄陂人，东北大学副教授·372东北大学学报（自然科学版）第27卷量范围提高近一倍，比单纯的以改变机芯的容量，练，训练时神经网络的实际输出O/与期望输出i增强磁缸的磁感应强度来扩大量程的方法，要经不断地进行比较，并根据两者之差，应用神经网络济、巧妙得多·磁缸中的磁场强度B与流过磁缸训练算法调整网络的权值，使之不

7、断逼近期望输线圈电流I的关系如图2所示·与同类机芯的单m出O，直到误差平方和满足（O/O）2"!向加力式电子天平相比，传感器不变，基本的测量i!i-ii=l原理不变，但硬件电路设计及软件数据处理特别（m为训练样本数；!为一预先设定的小正数）或是温度补偿的方法要作相应的改变，才能达到很训练达到预先给定的循环次数，训练结束·这时，高的测量精度·神经网络内的权值和阀值上，实际已分布存储了温度和质量的双重补偿信息［6，7］·图2磁缸中磁场强度与电流的关系Fi9.2Relationofma9neticintensityandcurr

8、entinma9neticcrock图3神经网络工作原理Fi9.3OPeratin9PrinciPleofneuralnetwork在双向加力式电子天平工作时，磁缸中的磁（a）—单入单出；（b）—双入单出·场强度B方向会随着质量的增加而改变，即流过磁缸线圈电流I方向不再总为一个方向，因此再3分析与仿真计