AND爱安德开发高精度天平MC系列

说明新开发的高分辨率电子天平：MC系列。既然是介绍电子天平的好机会，我也会介绍一下市场，包括通用电子天平商业化技术的背景。

质量秤（称为电子天平）主导称重市场已经有一段时间了。电子天平可以数字方式显示称量值，因此执行称量任务不需要模拟专业知识。因此，任何人都可以轻松准确地测量各种物体的质量。这是电子天平开拓新市场的原因之一，同时电子元件和控制电路的价格低廉。

这样，电子天平因其使用方便和价格较低而在市场上实现了扩张，但称量原理自电子天平问世以来并没有发生根本性的变化。在过去的几十年里，没有提出新的测量原理，即使是现在，以法国的1公斤砝码为原型也能保证质量溯源。此外，在SI制的长度、质量、时间、温度、发光强度、物理量（摩尔）七大基本单位中，唯有质量是**对实物要求**的单位。由于这个原因，据说质量是一个需要用砝码进行**控制的特殊领域，而这个背景是为什么需要高分辨率天平作为质量比较器的原因之一。。

电子天平有以上背景，但作为通用产品实用的测量原理有四种：电磁天平、应变计（称重传感器）、电容、音叉。简单介绍一下各自的技术背景。

1. 电磁平衡式：它有一个支点和一个杠杆，例如在杠杆的左侧放置一个未知质量，通过支点在与杠杆相对的右侧产生一个平衡力。电磁力用于产生这种力。这里的电磁力指的是弗莱明左手解释的洛伦兹力，这是我高中物理学的。换句话说，当在与磁路中流动的磁通垂直的方向上通过电流时，在与磁通和电流的方向垂直的方向上产生与电流值成正比的力，并且电流与放置在杠杆左侧的质量（重力）保持平衡。根据值确定质量。用这种方法得到的天平的分辨率很高，称量和灵敏度的*小显示之比约为通用天平的1/100,000。采用这种电磁天平方式的质量传感器主要用于高分辨率电子天平，部分分析天平的分辨率高达数百万至数亿。尤其是用于研究领域且灵敏度要求高的分析天平，目前几乎100%采用电磁天平系统。
2. 测压元件型：通过组合称为应变计的电阻线，将负载产生的应变作为电阻值的变化进行检测。使用多个应变仪，应变仪连接到称为应变生成体的结构，该结构充当 Roberval 机构。由于用于弹性变形的金属的应变量非常小，因此使用一种称为惠斯通电桥电路的方法来检测应变计检测到的压缩和伸长引起的应变之间的差异，以提高输出灵敏度。这种方法产生的实际分辨率是几千到1/100,000。使用应变片的电子天平主要用于生产现场零件管理、学生实验等市场。
3. 电容式：通过使用罗伯瓦尔机构，检测电容变化的电极放置在两个地方：被负载移动的部分（可移动部分）和不移动的部分（固定部分）。电极间的位置因负载的位移量而发生变化，电极间的电容随之发生变化，用于测量质量。一般分辨率小于1/1000，主要用于分辨率不高的设备，如家用炊具、秤等。
4. 音叉振动法：该方法利用了音叉的固有频率根据施加在音叉上的张力（负载）而变化的事实。例如，质量块放在支点的左侧，振动机构放在右侧。如果质量发生变化，即使施加相同的振动，在随后的自由振动中固有频率也会发生变化。由于质量是通过计算振动频率获得的，因此不需要像上述三种方法那样进行模数转换。音叉型实现了1/100000～1/100000的分辨率，介于电磁天平型和称重传感器型之间，作为通用天平的质量计使用。

以上四种方法各有优缺点，但决定性的技术区别在于电磁平衡法与其他三种方法在原理上的区别。在电磁平衡式中，杠杆的位置不通过支点改变，平衡力，并控制机构使其始终回到初始状态。这种方法遵循BC制天平的原理，由于杠杆的平衡位置不变，故称为零法。其他三种方法都是基于称重机构存在一定位移的假设。简单来说，它是一种弹簧秤法，之所以称为位移法，是因为测量的原理是结构因质量（载荷）而发生位移。

对于天平，根据称量方法是零点法还是位移法，可以获得的分辨率和稳定性有很大差异。其原因是质量传感器完全由金属制成，与天平所需的高分辨率相比，金属材料的弹性极限和机械性能较低。通过计算，可以通过减少位移量和提高电灵敏度来超过位移法的极限。然而，实际上，检测到的位移减少会导致信号电平降低并增加噪声干扰。结果，对振动等干扰的抵抗力降低，显示变得不稳定，响应速度显着下降。因此，可以说性能取决于金属材料本身特性的位移法的分辨率有限。例如，除非开发出一种廉价的、重量轻且始终具有高弹性的金属材料，否则技术极限将是目前实际分辨率的几十万分之一。

另一方面，由于电磁平衡法采用零法，原则上不易受结构材料特性的影响。此外，它采用了一个不断监控杠杆位置的控制系统。由于磁路中产生的电磁感应引起的磁阻尼效应，因此可以在控制期间应用高增益反馈。由于这些原因，电磁平衡法可以说是一种具有出色的抗震性和高速响应性的方法，可以实现高分辨率。此外，在要求耐振动和高速响应性能的生产线上使用的高性能电子天平，在上述背景下采用电磁天平是事实。

A&D制造和销售以电磁天平型和称重传感器型为中心的电子天平产品群。*近，市场对更高分辨率天平的需求不断增加。其原因之一是，作为衡器的国家保证的 JCSS（Japan Calibration Service System）标准已经制定并开始运作。此外，作为生产线的称重仪器，对高精度称重管理的需求也在增加。这些新市场的需求概括为需要能够显示比当前通用天平小一个数量级的刻度的天平。

因此，我们开始使用采用电磁天平系统的 GX/GX-K 系列通用天平来实现质量比较器的商业化。事实上，当这些产品在大约 10 年前开发时，已经确认它们具有稳定获得低一个数量级的显示的基本性能。然而，通用天平所要求的四角误差难以处理，难以在称量的所有领域实现性能。这次，通过增强重心调节板等可选设置，我们将其商品化为可以应对上述市场的 MC 系列。已推出的四款机型规格如下，*高分辨率为1/10,000,000。

使用以上4款型号，可校准OIML标准F1以下（F2、M1、M2/计量方式：特级至3级）500g至20kg的参考砝码。未来，我们计划扩大高分辨率平衡模型的范围以满足市场需求。我们希望这些新产品不仅可以用作砝码质量比较的天平，还可以用作日本强势新领域的实验和研究设施，以及质量控制领域和生产线等制造现场。我们希望该产品将有助于开发新的称重仪器市场以及提高质量和生产力。