摘要：本文对电子秤的技术基础进行分析，探究振动对秤的测量精度产生的影响，通过构建力学模型、计算输入力等方式，使误差问题得到科学分析，最后通过实例阐述秤测量误差的控制方法，力求通过本文研究，使秤的测量精度得到显著提升，从而满足使用要求。
关键词：定量包装；生产线振动；电子秤；测量精度
引言：在社会不断进步之下，人们对精度提出严格要求。在包装生产线运行中，由于受到生产工艺、设备等多种因素影响产生振动，进而降低电子秤的精度，产生测量误差。在工程实践中，应重视测量误差问题，通过构建力学模型对输入力进行计算，严格控制机械振动产生的误差，使测量速度与精度得到切实保障。
1电子秤的技术基础
在定量包装生产方面，通常采用电子秤进行量取。对于常规电子秤来说，为了保障秤体稳定，通常在平面内设置四个传感器，运行的技术基础为：被测物体在速度恒定状态下在秤体上运动，在测量中保持运动状态固定，由四个传感器承担被测物体与秤体重力，将传感器作用力转变为点信号，再由计算机处理后，以数据的形式展示出来，对被测物体的质量进行表示。对于被测物体来说，因其自身运动或者秤体部分零件振动，均会对测量结果产生影响，真实数值与测量值之间存在误差，被称为绝对误差，其与被测物体质量的比值便是相对误差，对该误差进行控制，可使电子秤的测量精度得到有效控制[1]。
2振动对电子秤测量精度的影响
2.1构建力学模型
在振动系统动力学特性指导下，对电子秤的测量工艺进行分析。与秤的特点相结合，横向振动对测量精度的影响相对较小，可忽略不计；对于其他类型的振动，可通过构建力学模型的方式，对单自由度的自由振动进行展示，公式为：
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式中，x代表的是位移；A代表的是振幅；wn代表的是固定频率；ф代表的是初始相位；m代表的是被测物体质量；y代表的速度；M代表的是秤的质量；E代表的是弹性模量；L代表的是支点距离；z代表的是加速度；J代表的惯性矩；按照电子秤的使用规定，当t的数值为0时，初位移为简支梁的最大挠度，当初始位移量为0时，初始相位角为90°，振幅与初始位移的数值相同。
2.2计算输入力
在对振动系统进行分析时，共计受4个作用力，分别为被测物的自重力，用mg表示；秤体自身重力，用Mg表示；在振动状态下产生的惯性力，用F表示；传感器对系统产生的支撑力，用N表示，也就是输入力。根据牛顿第二定律，该力的计算公式为
F＝-mx＝mx0wncos(wnt)
式中，F代表的是输入力；x0代表的是初始位移；wn代表的是固定频率；由此可见，振动系统传递到传感器中的动载荷，最大值的计算公式为：
F＝mx0wn2
2.3测量误差分析
被测物体的真实数值P的计算方式为秤体自身重力与被测物自重力之和，输入力误差可用△N来表示，计算方式为N与P之差；相对误差的计算公式为：
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由上述公式可知，输入力相对误差与秤结构之间没有显著的相关性，单纯与秤体、被测物的质量比值关系密切。
在对被测物质量误差进行计算与分析时，将被测物质量用m表示，绝对误差用△m表示，则相对误差便是△m与m的比值；将秤体重量用M表示，由此产生的绝对误差用△M表示，则相对误差可表示为△M与M的比值，因此，△m与m之比与△M与M之比相加之和，便是相对误差值。
从上述公式可以看出，在包装生产线中因振动产生的相对误差与惯性矩、弹性模量等因素无关，只需考虑秤体与被测物体质量之比即可。对于相对误差来说，可用单调减函数表示出来，横坐标为M与m的比值，纵坐标为△m与m的比值，曲线为线性状态，斜率无限接近于0时，可对测量误差进行有效控制，简单来说，当秤体质量超过被测物质量时，便可确保在动态测量状态下数值的精准性[2]。
2.4应用实例
在日常实践过程中，为了减少和避免电子秤的称量误差，通常采用大小秤量技术。某企业8月份将电子辊道秤投入到定量包装生产中，该秤具有较高的精准度，可靠性强，受到计量部门的一致认可；该秤在运行过程中，各项数据信息如下：被测物质的质量为2m/t，秤体质量为27.1M/t，质量比为13.55M/t，相对误差的理论计算值为0.69%，实际测量值为1%。当M与m之间的比值超过12时，相对误差理论计算值低于1%；当比值接近于8时，相对误差理论计算值低于2%。在实际应用过程中，理论计算数值与推导数值相同，说明该设备的测量精度较高，符合生产需求。
结论：综上所述，在电子秤设计过程中，通过构建力学模型、计算输入力等方式，使误差问题得到科学分析，对被测物体与秤体质量之比进行合理选择，从而有效控制输入力的误差，减少对测量误差的干扰，使其充分满足使用要求。
参考文献：
[1]于文妍,范俊来.机械振动对电子秤动态测量精度的影响分析[J].机械设计与制造工程,2018(06):104-105+110.
[2]常明升.振动对电子秤动态测量精度的影响分析[J].中国科技博览,2018(9):299-299.
论文作者:桑彬
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/8