1、前言

    隨著計量法的深（shēn）入，電子衡器的應用也（yě）越來（lái）越（yuè）廣泛，電子衡器正逐步替代（dài）老式的稱重計量設施，在國內市場的占有額也日漸（jiàn）上升。由於地區的差異，氣候條件的不同，要求電子衡器在任何溫度情況下都具有（yǒu）高精度的計量性（xìng）能，因此電子衡（héng）器的荷重傳感器和微電子元件都必須經（jīng）過 高低溫老化（huà）試驗，進行必要的溫度補償後，才能保證得到精（jīng）度穩定和性能優良的電（diàn）子（zǐ）衡器。為了確保產品的質量和可靠性，必，須建造專門的電子衡器高低溫老化試驗（yàn）室以便為廠家的產品（pǐn）提供準確（què）的溫（wēn）度補償係數。
    2、設計原理和特點
    2.1 高低（dī）溫老化試驗室技術指標
    溫室有效空間： 5000mm (L) X2700mm (W)X 2200mm (H)
    溫度控製範（fàn）圍： -20℃~500℃
    溫度均勻度：溫室內有效區域各點溫差≤土1℃：
    溫度波動度：≤±1℃
    升（shēng）溫時間(滿載)： 10℃→40℃≤40分鍾
    降溫時間(滿載)： 40℃→10℃≤40分鍾

    2.2  功能特點

     高低（dī）溫老化試驗室圍護結構（gòu）采用硬質（zhì）聚氨酯保（bǎo）溫材料，從而減（jiǎn）少漏熱量和滿足快速變溫的要求；整個係統采用溫濕度顯示儀表來顯示高（gāo）低（dī）溫老（lǎo）化試驗室的溫度和相對濕度，並（bìng）可（kě）在-20℃~+50℃溫度範圍內（nèi）保持任意（yì）溫度設定（dìng）點；試驗室的空氣循（xún）環采用全麵孔板頂送風，機組下回風方式，從（cóng）而保證溫度均勻，工（gōng）況穩定；而且能保證在從低溫和高溫的反複循環過程中試件表麵（miàn）不結露；溫控係統配備定時器，能實現獨立定時關機；並配有雙重（chóng）超溫報警裝置，同時（shí）能即時自動切斷相應設備的電源。
    2.3  試驗室基本原理
    試驗室是由空氣處理係統(製冷、加熱和送風係統)、冷卻係統以及電氣控製係統三部分（fèn）組成。
    製冷（lěng）係統對試（shì）驗室的有效區域起了降溫和除濕（shī）的作用（yòng），為了達（dá）到升降溫速（sù）率的要求，係統中配備了三套機組，其中壓縮冷凝機組二台（tái），低溫機組一台，對（duì）應一隻雙通路表（biǎo）冷（lěng）器和一台冷風機，便於當試（shì）驗室溫度工況（kuàng）變化（huà）時，對機組進行選擇開啟。同時（shí）為了減少冷負荷損失，蒸發機組直接安置在試驗室內。
    加熱係統是由兩組獨立且容量相同的（de）電加熱（rè）管組成，通過單回路過（guò）程程序控製器的PID控製，達.到升溫和維持設定溫度的功能。
送風係統采用（yòng）全麵孔板頂送風的氣流組織，氣流通過靜壓層裏的混合，均勻地送風至控製區域，有（yǒu）效（xiào）地保證了高低溫老化試驗室溫度場的均勻性。
    冷卻係統由冷卻水泵（bèng）和冷卻（què）塔構（gòu）成（chéng），為製冷係統提（tí）供冷卻水並通（tōng）過冷凝壓力（lì）調節裝置來（lái）控製一年四（sì）季的冷（lěng）卻水（shuǐ）流量，以滿足製冷係統全年運行的目的。

    高低溫老化試驗室係統裝置原理如圖1所示。

    3、測控係統

    在電子衡器進行高低溫老化試（shì）驗時，由於（yú）衡器老化試驗的工藝過程要求從高溫到低溫再上升至高溫（wēn），每個測試溫度點的恒溫時間亦有區別，而且從高溫到低溫（wēn）試驗時，溫濕度上升的斜（xié）率（lǜ）控製（zhì）稍有不（bú）當，試件表麵就會產生結露現象；此外控製係統還要保證升溫或降溫速率；當試驗室內控製區域溫度（dù）達到設（shè）定值時，必須對製冷機負荷進行（háng）選擇和調節，從而節約運行費用；在（zài）恒溫保持（chí）階段之後，當電子衡器的表麵（miàn）溫度與溫度趨於一（yī）致時，控製係統能夠停機進行試（shì）驗（yàn）以測定試件的溫度補償係數（shù）。基（jī）於上述要求，高低溫老化試驗室配（pèi）備具有高速模糊PID控製的過程調節器，PID調節器由（yóu）比（bǐ）例環節、積分環節和（hé）微分環節三部（bù）分共同構成。模糊PID算（suàn）法具有穩態調節精度高，調節反應速度快，能克服係統的（de）超調和抑製係統的欠調（diào），並（bìng）且過程調節器（qì）還能進行滿足電子衡器的工藝曲（qǔ）線要求的程序控製的操作。圖2是電子衡器老化試驗的一-個典型過（guò）程曲線。

    過程曲（qǔ）線是由平直線和斜線組成，斜（xié）率是由目標值和運行時間所定。在編程中為了避免試（shì）件表麵結露現象（xiàng）的發生，不能直接將.次停機後的目標溫度值設定在40℃，需要增加一個緩衝溫度點，根據冷（lěng）空氣特性以及其與（yǔ）電（diàn）子衡器（qì）表麵的換（huàn）熱機理，先（xiān）將緩衝溫度點設定為（wéi）22℃，再由此溫度在規定時間內上升至40℃，該過程均通過模（mó）糊PID調節器控製電加熱（rè）量（liàng）來實現的。

    在此典型溫度控製過程中，過程調節器（qì）根據室內溫度傳感（gǎn）器（qì）的模擬信號值通過A/D轉換後與設定值進行比較，然後輸出SSR驅動電壓調（diào）節信號，利用交流調功方式控（kòng）製電（diàn）加熱量；同時按升降溫速率要（yào）求（qiú）的設定溫度（dù）點（diǎn）發出事件輸出信號，通過吸合事件繼電器來控（kòng）製（zhì）製冷機和風機的（de）停開。

    實踐證明，這（zhè）種控製方（fāng）式能將（jiāng）試驗室溫度波動穩定在土0.3℃以內。
    由（yóu）於電子衡（héng）器進行高低溫（wēn）老化試驗（yàn）的終目的是為（wéi）了獲（huò）取對衡器荷重傳感器的溫度補償係數，因此計算機係統除了對衡器自身的荷重參數進（jìn）行數據采（cǎi）集外，在停機試驗（yàn）的同（tóng）時還必須采集當前的實際溫度（dù）值，圖4給出了過程調節（jiē）器與計算機之（zhī）間的（de）通訊示意圖。通訊時，計算機必（bì）須根據過程調節器以及衡器本身的通（tōng）訊接口設定的（de）地址，共同約定數據格式、波特率等通訊（xùn）規約，發送通訊文件，調節器在接（jiē）受地址符合接收字符格式和校驗（yàn）正確後，才能進行正常的通訊。

    4、試驗（yàn）結果及分析

    為了（le）考核所建造的電子衡器高低溫老化試驗室（shì）的設計（jì）、製造是否合理，根據GB10592 - 89《高低溫試驗箱技術條件》中第4款(技術（shù）要求)和第5款(試驗方法)中的內容，對試驗室進行了溫度均勻性和波動性（xìng）的計量標定試驗，在試驗室內布置21個溫度計測點（diǎn），溫度計采用二等標準水銀（yín）溫度（dù）計，測點在試驗室內（nèi）的分布設置情（qíng）況如圖5所示（shì）。

    經測試，各個（gè）測點的平均溫度值如表1所示。從測試結果可以（yǐ）看出，當標稱測試溫度為一15℃時（shí），室內溫度均勻性為土0.7℃，溫度波動性小於士0.2℃；而當標稱測試溫度為45℃時，室內溫度均勻性為土0.9℃，溫度波動性小於土0.3℃。

    5、結論

    商用（yòng）衡器、電子天平、汽車衡器等各類電子衡：器產品已經進人了微電子時（shí）代，對荷重傳（chuán）感器的精度要求也（yě）越來越高，作為集機械、製冷、計算機（jī）等機電一體化的電（diàn）子衡器（qì）高低溫老化試驗室的使用（yòng）不（bú）：僅（jǐn）能提高生產效率，同時又能獲得精確的傳（chuán）感器的溫度補償係數。實際應用的結果表明高低溫老化試驗室采用進（jìn）口可編（biān）程的單回路PID過程調節器，自（zì）動（dòng）調整（zhěng）高低溫老化試驗室（shì）溫度，並通過RS485通訊線與計（jì）算（suàn）機進行串行通訊，達到（dào）了溫度控製（zhì）準確（què），均勻性好，波動度（dù）小（xiǎo），並且保證了試件表麵在高低溫老化（huà）試驗過程中（zhōng）做到不發生結露（lù），確保了產品（pǐn）的（de）優良（liáng）質量。