一、前言

二、硬件基礎：雙量程電磁力補償傳感器的精準設計

雙量程傳感器的結構布局

傳感器內置主、副兩個電磁線圈組，主線圈組適配 51g 小量程，對應 0.01mg 超高精度；副線圈組適配 220g 大量程，對應 0.1mg 常規精度。兩個線圈組共享同一彈性元件與位移檢測模塊，但線圈匝數、磁路長度存在差異化設計：主線圈組匝數更多、磁路更精細，可實現微小重力信號的精準捕捉；副線圈組匝數優化、磁路更短，電磁力反饋速度提升 40%，為 1.5 秒穩定提供硬件支撐。

彈性元件的雙模式適配調校

傳感器彈性元件采用超高強度合金材質，并經過雙模式精準調校：在 0.01mg 高精度模式下，彈性元件形變靈敏度提升，可捕捉 0.01mg 的微小重力變化；在 0.1mg 常規精度模式下，彈性元件則切換為 “快速復位" 模式，形變恢復時間縮短至 0.3 秒，避免因元件形變滯后導致穩定時間延長。同時，彈性元件外圍設置防震緩沖層，共振頻率≤5Hz，可過濾實驗臺微小振動，減少傳感器無效響應。

位移檢測模塊的高頻響應優化

傳感器搭載的光電位移檢測模塊，響應頻率提升至 120Hz，即每秒可完成 120 次位移信號采集與處理。相較于常規 50Hz 檢測模塊，高頻響應可快速捕捉彈性元件的微小形變，縮短 “重力感應 - 信號傳輸 - 電磁力補償" 的閉環周期，為雙精度模式下的 1.5 秒穩定奠定基礎。

三、核心機制：智能雙模式切換算法的精準調控

雙精度模式的自動識別與切換邏輯

開機后，算法會自動檢測稱量樣品的重量范圍，并匹配對應的精度模式：當樣品重量≤51g 時，算法自動激活主線圈組，切換至 0.01mg 高精度模式；當樣品重量＞51g 且≤220g 時，算法則啟動副線圈組，切換至 0.1mg 常規精度模式。這種自動識別機制，無需人工干預，既保證了高精度稱量需求，又避免了 “大材小用" 導致的穩定時間延長。

1.5 秒穩定的分級電磁力調控策略

針對 0.1mg 常規精度模式下的批量稱量需求，算法采用 **“粗調 + 精調" 分級電磁力調控策略 **，大幅壓縮穩定時間：

• 粗調階段（0-0.5 秒）：樣品放置后，位移檢測模塊快速捕捉彈性元件形變信號，算法驅動副線圈組輸出90% 目標電磁力，快速將彈性元件拉回接近平衡的位置，這一階段可完成大部分重力補償，耗時僅 0.5 秒；

• 精調階段（0.5-1.5 秒）：當彈性元件接近平衡位置后，算法切換為高頻次、小幅度的電磁力輸出，每次調整幅度精準控制在 0.05mg 以內，同時啟動自適應濾波算法，剔除氣流、靜電等干擾信號，在 1 秒內完成精準平衡，實現 1.5 秒極速穩定讀數。

  高精度模式下的穩定速度優化

  即使在 0.01mg 高精度模式下，算法也通過優化濾波參數，將穩定時間控制在 3 秒以內。相較于常規高精度天平 5-8 秒的穩定時間，GH202 通過 “動態閾值濾波 + 精準電磁力微調" 的組合策略，在保證 0.01mg 精度的前提下，實現了穩定速度的大幅提升。

四、輔助保障：抗干擾防護系統的干擾消除機制

防風罩的氣流隔絕設計

設備搭載可拆卸防靜電玻璃防風罩，罩體內部容積≥3L，可容納各類稱量容器；防風罩的密封結構設計，氣流隔絕效率≥92%，能有效阻擋實驗室空調出風口、門窗等產生的氣流擾動，避免氣流沖擊秤盤導致的傳感器信號波動，從而減少算法的濾波時間，縮短穩定周期。

靜電防護措施

防風罩玻璃表面經過防靜電涂層處理，表面電阻率≤1×10?Ω；秤盤采用 SUS316 不銹鋼材質，并通過專用接地線與實驗室接地系統連接，接地電阻≤4Ω。雙重防靜電設計，可快速導除樣品、操作人員帶來的靜電，避免靜電吸附導致的樣品重量異常波動，確保傳感器采集的重力信號真實有效，無需算法進行額外的靜電干擾補償。

溫度補償模塊的實時校準

天平內置高精度溫度傳感器，可實時監測環境溫度與傳感器溫度變化，并將溫度數據傳輸至算法系統。算法根據溫度變化量，自動調整電磁力輸出參數，抵消溫度漂移導致的傳感器靈敏度變化，確保在 15℃-30℃的溫度范圍內，雙精度模式下的穩定速度與精度保持一致。

五、總結