Thuật toán đột phá đạt được độ ổn định microgram trong cân chính xác

Các nhà nghiên cứu từ Viện Đo lường Quốc gia Trung Quốc và Đại học Jiliang Trung Quốc đã phát triển một chiến lược điều khiển mới giúp vượt qua thách thức dai dẳng về độ chính xác caocân điện tử: phép đo không ổn định ở cấp độ microgram. Công trình của họ, được công bố gần đây, đề cập đến hiện tượng "thước đo vi mô dao động" gây ra bởi những xáo trộn môi trường tinh vi như dòng không khí, rung động và thay đổi nhiệt độ.

Phương pháp mới sử dụng thuật toán hai pha phức tạp, được khéo léo ví như hoạt động tiếp nhiên liệu trên không giữa máy bay chiến đấu và máy bay tiếp dầu. Trong giai đoạn "tiếp cận nhanh" đầu tiên, hệ thống sẽ phản hồi nhanh chóng khi mẫu được đặt lên chảo, sử dụng thuật toán điều khiển được tối ưu hóa để đưa số đọc gần với trọng lượng thực. Trong giai đoạn "ổn định tinh" thứ hai, hệ thống sẽ khóa lực điện từ và đưa ra cơ chế bù chủ động. Cơ chế này hoạt động giống như một đối trọng động, điều chỉnh tiếng ồn còn sót lại của môi trường để đạt được số đọc ổn định và đáng tin cậy trong thời gian ngắn hơn.

Ý nghĩa của sự tiến bộ này rất có ý nghĩa đối với các lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác cực cao. Trong sản xuất dược phẩm, việc đo chính xác các hoạt chất theo liều lượng miligam hoặc microgam là rất quan trọng đối với hiệu quả và độ an toàn của thuốc. Tương tự, trong đồ trang sức, khoa học vật liệu và các lĩnh vực mới nổi như năng lượng mới, khả năng đo khối lượng cực nhỏ một cách đáng tin cậy sẽ cải thiện chất lượng sản phẩm và kết quả nghiên cứu. Mặc dù công nghệ này vẫn đang được phát triển nhưng nó mở đường cho các thiết bị mạnh mẽ và chính xác hơn, có thể hoạt động hiệu quả bên ngoài môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát chặt chẽ.

Nghiên cứu này phù hợp với những nỗ lực toàn cầu nhằm nâng cao hiệu suất đo lường của cảm biến cân chính xác. Một dự án riêng do Quỹ Nghiên cứu Đức (DFG) tài trợ cũng đang nghiên cứu các khái niệm cơ học mới và chiến lược điều chỉnh cho cân dựa trên sự bù lực điện từ, nhằm giảm độ không đảm bảo đo do các hiệu ứng như độ trễ và độ lệch nhiệt độ.