电子天平概论

电子天平概论 北京衡达 一 电子天平的基本原理： 大家知道 , 机械光电分析天平是应用杠杆原理而工作的 , 那么电子天平是靠什么原理而工作的呢 根据初中物理大家知道 , 处于磁场中的通电导体 ( 导线或线圈 ) 将产生一种电磁力 , 力 的方向可用物理学中的左手定则来判定 , 如果通过导体的电流大小和方向以及磁场的方向已 知的话 , 则有电磁力的关系式 : F=BLIsinO 式中 :F 一一 -电磁力 ; B 一一磁感应强度 ; L 一一受力导线长度 ; I 一一电流强度 ; sinO- 一一通电导体与磁场夹角的正弦。从式中不难看出电磁力 F 的大小与磁感应强度 B 成正比 , 与导线长度 L 和电流强度 I 也成正比 , 还和通电导体与磁场的正弦夹角成正比 o 在电子天平中 , 通常选择通电导体与磁 场的夹角为 900, 即 siI1900=1; 这时通电导体所受的磁场力zui大 , 所以上式可改写成 : F=BLI 由于上式中的 B 、 L 在电子天平中均是一定的 , 也可视为常数 , 那么电磁力的大小就决 定于电流强度的大小了 o 亦即电流增大 , 电磁力也增大 ; 电流减少 , 电磁力也减小。电流的 大小是由天平秤盘上所加载荷的大小 , 也就是被称物体的重力大小决定的。当大小相等方向 相反的电磁力与重力达到平衡时 , 则有 : F=mg =BIAI 上式即为电子天平的电磁平衡原理式。通俗地讲 , 就是当秤盘上加上载荷时 , 使其秤盘 的位置发生了相应的变化 , 这时位置检测器将此变化量通过 PID 调节器和放大器转换成线闺 中的电流信号 , 并在采样电阻上转换成与载荷相对应的电压信号 , 再经过低通滤波器和模数(A/D) 转换器 , 变换成数字信号给计算机进行数据处理 , 并将此数值显示在显示屏幕上 , 这就是电子天平的基本原理。 二 电子天平的基本构造： 目前 , 电子天平的种类繁多 , 无论是国产电子天平 , 还是进口的电子天平 , 不论是大称 量的电子天平 , 还是小称量的电子天平 , 精度高的还是精度低的 , 其基本构造是相同的。主要由以下几个部分组成 : (1) 秤盘秤盘多为金属材料制成 , 安装在天平的传感器上 , 是天平进行称量的承受装置。它具有一定的几何形状和厚度 , 以圆形和方形的居多。使用中应注意卫生清洁 , 更不要随意掉换秤盘。 (2) 传感器传感器是电子天平的关键部件之一 , 由外壳、磁钢、极靴和线圈等组成 , 装在秤盘的下方。它的精度很高也很灵敏。应保持天平称量室的清洁 , 切忌称样时撒落物品而影响传感器的正常工作。 (3) 位置检测器 位置检测器是由高灵敏度的远红外发光管和对称式光敏电池组成的。它的作用是将秤盘上的载荷转变成电信号输出。 (4)PID 调节器 PID( 比例、积分、微分 ) 调节器的作用 , 就是保证传感器快速而稳定地工作。 (5) 功率放大器其作用是将微弱的信号进行放大 , 以保证天平的精度和工作要求。 (6) 低通滤波器它的作用是排除外界和某些电器元件产生的高频信号的干扰 , 以保证传感器的输出为一恒定的直流电压 o (7) 模数 (A/D) 转换器它的优点在于转换精度高 , 易于自动调零能有效地排除干扰 , 将输入信号转换成数字信号。 (8) 微计算机此部件可说是电子天平的关键部件了 o 它是电子天平的数据处理部件 , 它具有记忆、计算和查表等功能 o (9) 显示器现在的显示器基本上有两种 : 一种是数码管的显示器 ; 另一种是液晶显示器。它们的作用是将输出的数字信号显示在显示屏幕上。 (10) 机壳其作用是保护电子天平免受到灰尘等物质的侵害 , 同时也是电子元件的基座等。 (11) 底脚电子天平的支撑部件 , 同时也是电子天平水平的调节部件 , 一般均靠后面两个调整脚来调节天平的水平 o 三 电子天平的种类： 现在电子天平的种类很多 , 分法也不统一 , 可从电子天平传感器的种类和电子天平的精度及用途来划分 o (1) 按传感器的种类划分 : ①电磁平衡式顾名思义 , 也就是利用电磁力平衡原理而制成的电子天平。这种原理的天平 , 其结构复杂但精度很高。可达二百万分之一以上的精度 , 它是目前上高精度天平普遍采用的一种形式。 ②电感式它是利用差动变压器原理而制成的天平 , 其结构简单 , 精度和成本较低 , 它是目前广泛应用在精度要求不高的行业里的一种天平。 ③电阻应变式它是应用电阻应变式原理制造的天平 , 精度可达万分之一 , 称量范围较大 , 从几公斤至几十吨 , 适合大秤量设备 , 如汽车衡、电子皮带秤等。 ④电容式它是利用电容原理制造的天平 , 其构造简单 , 精度较低 , 应用于一般要求的行业中 o (2) 按电子天平的精度划分 ①超微量电子天平 " 超微量电子天平的zui大秤量是 2-5g, 其标尺分度值小于秤量的 10-6, 如赛多利斯的SC2 和 CC6 型电子天平等均属于超微量电子天平。目前 , 精度zui高的超微量电子天平 , 是德国 ( 原西德 ) 赛多利斯工厂制造的亿分之一克 , 也就是 0.00000001(0.01ug ) 精度的天平 , 此记录已载入吉尼斯世界纪录大全。 ②微量天平微量天平的秤量 , 一般在 3~5Og, 其分度值小于秤量的 10-5, 如赛多利斯的 CC21 型电子天平以及赛多利斯的 MC21S 型电子天平等均属于微量电子天平。 ③半微量天平半微量电子天平的秤量 , 一般在 20~100g, 其分度值小于zui大秤量的 10-5, 如赛多利斯的 CC50 型电子天平和赛多利斯早期生产的 M25D 型电子天平等均属于此类。但是这种分类不是很严格 , 主要看用户需要什么精度和秤量的天平。 ④常量电子天平此种天平的zui大秤量 , 一般在 100~200g, 其分度值小于秤量的 10-5, 如普利赛斯的到 XT220A与 XT120A 型电子天平和赛多利斯早期的 A120S 、 A200S 型电子天平均属于常量电子天平。 ⑤分析天平电子分析天平是 : 常量天平、半微量天平、微量天平和超微量天平的总称。 ⑥精密电子天平 这类电子天平是准确度级别为①级的电子天平的统称。如普利赛斯的 XT6200C 型和XT4200C 型。 四 电子天平的级别规定：按照检定分度值e检定分度数n可以划分四个准确度类别：特种准确度 高精密天平（I）高准确度 精密天平（II）中准确度 商用天平（III）普通准确度 普通天平（IIII） 北京衡达 欢迎访问公司：