電子天平概論
來源:北京衡達電子衡器公司
2007年01月31日 15:24
電子天平概論 北京衡達 一 電子天平的基本原理: 大家知道 , 機械光電分析天平是應(yīng)用杠桿原理而工作的 , 那么電子天平是靠什么原理而工作的呢 根據(jù)初中物理大家知道 , 處于磁場中的通電導(dǎo)體 ( 導(dǎo)線或線圈 ) 將產(chǎn)生一種電磁力 , 力 的方向可用物理學(xué)中的左手定則來判定 , 如果通過導(dǎo)體的電流大小和方向以及磁場的方向已 知的話 , 則有電磁力的關(guān)系式 : F=BLIsinO 式中 :F 一一 -電磁力 ; B 一一磁感應(yīng)強度 ; L 一一受力導(dǎo)線長度 ; I 一一電流強度 ; sinO- 一一通電導(dǎo)體與磁場夾角的正弦。從式中不難看出電磁力 F 的大小與磁感應(yīng)強度 B 成正比 , 與導(dǎo)線長度 L 和電流強度 I 也成正比 , 還和通電導(dǎo)體與磁場的正弦夾角成正比 o 在電子天平中 , 通常選擇通電導(dǎo)體與磁 場的夾角為 900, 即 siI1900=1; 這時通電導(dǎo)體所受的磁場力zui大 , 所以上式可改寫成 : F=BLI 由于上式中的 B 、 L 在電子天平中均是一定的 , 也可視為常數(shù) , 那么電磁力的大小就決 定于電流強度的大小了 o 亦即電流增大 , 電磁力也增大 ; 電流減少 , 電磁力也減小。電流的 大小是由天平秤盤上所加載荷的大小 , 也就是被稱物體的重力大小決定的。當(dāng)大小相等方向 相反的電磁力與重力達到平衡時 , 則有 : F=mg =BIAI 上式即為電子天平的電磁平衡原理式。通俗地講 , 就是當(dāng)秤盤上加上載荷時 , 使其秤盤 的位置發(fā)生了相應(yīng)的變化 , 這時位置檢測器將此變化量通過 PID 調(diào)節(jié)器和放大器轉(zhuǎn)換成線閨 中的電流信號 , 并在采樣電阻上轉(zhuǎn)換成與載荷相對應(yīng)的電壓信號 , 再經(jīng)過低通濾波器和模數(shù)(A/D) 轉(zhuǎn)換器 , 變換成數(shù)字信號給計算機進行數(shù)據(jù)處理 , 并將此數(shù)值顯示在顯示屏幕上 , 這就是電子天平的基本原理。 二 電子天平的基本構(gòu)造: 目前 , 電子天平的種類繁多 , 無論是國產(chǎn)電子天平 , 還是進口的電子天平 , 不論是大稱 量的電子天平 , 還是小稱量的電子天平 , 精度高的還是精度低的 , 其基本構(gòu)造是相同的。主要由以下幾個部分組成 : (1) 秤盤秤盤多為金屬材料制成 , 安裝在天平的傳感器上 , 是天平進行稱量的承受裝置。它具有一定的幾何形狀和厚度 , 以圓形和方形的居多。使用中應(yīng)注意衛(wèi)生清潔 , 更不要隨意掉換秤盤。 (2) 傳感器傳感器是電子天平的關(guān)鍵部件之一 , 由外殼、磁鋼、極靴和線圈等組成 , 裝在秤盤的下方。它的精度很高也很靈敏。應(yīng)保持天平稱量室的清潔 , 切忌稱樣時撒落物品而影響傳感器的正常工作。 (3) 位置檢測器 位置檢測器是由高靈敏度的遠紅外發(fā)光管和對稱式光敏電池組成的。它的作用是將秤盤上的載荷轉(zhuǎn)變成電信號輸出。 (4)PID 調(diào)節(jié)器 PID( 比例、積分、微分 ) 調(diào)節(jié)器的作用 , 就是保證傳感器快速而穩(wěn)定地工作。 (5) 功率放大器其作用是將微弱的信號進行放大 , 以保證天平的精度和工作要求。 (6) 低通濾波器它的作用是排除外界和某些電器元件產(chǎn)生的高頻信號的干擾 , 以保證傳感器的輸出為一恒定的直流電壓 o (7) 模數(shù) (A/D) 轉(zhuǎn)換器它的優(yōu)點在于轉(zhuǎn)換精度高 , 易于自動調(diào)零能有效地排除干擾 , 將輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 (8) 微計算機此部件可說是電子天平的關(guān)鍵部件了 o 它是電子天平的數(shù)據(jù)處理部件 , 它具有記憶、計算和查表等功能 o (9) 顯示器現(xiàn)在的顯示器基本上有兩種 : 一種是數(shù)碼管的顯示器 ; 另一種是液晶顯示器。它們的作用是將輸出的數(shù)字信號顯示在顯示屏幕上。 (10) 機殼其作用是保護電子天平免受到灰塵等物質(zhì)的侵害 , 同時也是電子元件的基座等。 (11) 底腳電子天平的支撐部件 , 同時也是電子天平水平的調(diào)節(jié)部件 , 一般均靠后面兩個調(diào)整腳來調(diào)節(jié)天平的水平 o 三 電子天平的種類: 現(xiàn)在電子天平的種類很多 , 分法也不統(tǒng)一 , 可從電子天平傳感器的種類和電子天平的精度及用途來劃分 o (1) 按傳感器的種類劃分 : ①電磁平衡式顧名思義 , 也就是利用電磁力平衡原理而制成的電子天平。這種原理的天平 , 其結(jié)構(gòu)復(fù)雜但精度很高。可達二百萬分之一以上的精度 , 它是目前上高精度天平普遍采用的一種形式。 ②電感式它是利用差動變壓器原理而制成的天平 , 其結(jié)構(gòu)簡單 , 精度和成本較低 , 它是目前廣泛應(yīng)用在精度要求不高的行業(yè)里的一種天平。 ③電阻應(yīng)變式它是應(yīng)用電阻應(yīng)變式原理制造的天平 , 精度可達萬分之一 , 稱量范圍較大 , 從幾公斤至幾十噸 , 適合大秤量設(shè)備 , 如汽車衡、電子皮帶秤等。 ④電容式它是利用電容原理制造的天平 , 其構(gòu)造簡單 , 精度較低 , 應(yīng)用于一般要求的行業(yè)中 o (2) 按電子天平的精度劃分 ①超微量電子天平 " 超微量電子天平的zui大秤量是 2-5g, 其標(biāo)尺分度值小于秤量的 10-6, 如賽多利斯的SC2 和 CC6 型電子天平等均屬于超微量電子天平。目前 , 精度zui高的超微量電子天平 , 是德國 ( 原西德 ) 賽多利斯工廠制造的億分之一克 , 也就是 0.00000001(0.01ug ) 精度的天平 , 此記錄已載入吉尼斯世界紀錄大全。 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, 如賽多利斯的 CC21 型電子天平以及賽多利斯的 MC21S 型電子天平等均屬于微量電子天平。 ③半微量天平半微量電子天平的秤量 , 一般在 20~100g, 其分度值小于zui大秤量的 10-5, 如賽多利斯的 CC50 型電子天平和賽多利斯早期生產(chǎn)的 M25D 型電子天平等均屬于此類。但是這種分類不是很嚴格 , 主要看用戶需要什么精度和秤量的天平。 ④常量電子天平此種天平的zui大秤量 , 一般在 100~200g, 其分度值小于秤量的 10-5, 如普利賽斯的到 XT220A與 XT120A 型電子天平和賽多利斯早期的 A120S 、 A200S 型電子天平均屬于常量電子天平。 ⑤分析天平電子分析天平是 : 常量天平、半微量天平、微量天平和超微量天平的總稱。 ⑥精密電子天平 這類電子天平是準(zhǔn)確度級別為①級的電子天平的統(tǒng)稱。如普利賽斯的 XT6200C 型和XT4200C 型。 四 電子天平的級別規(guī)定:按照檢定分度值e檢定分度數(shù)n可以劃分四個準(zhǔn)確度類別:特種準(zhǔn)確度 高精密天平(I)高準(zhǔn)確度 精密天平(II)中準(zhǔn)確度 商用天平(III)普通準(zhǔn)確度 普通天平(IIII) 北京衡達 歡迎訪問公司: