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 根據初中物理大家知道 , 處于磁場中的通電導體 ( 導線或線圈 ) 將產生一種電磁力 , 力 的方向可用物理學中的左手定則來判定 , 如果通過導體的電流大小和方向以及磁場的方向已 知的話 , 則有電磁力的關系式 : F=BLIsinO 式中 :F 一一 -電磁力 ; B 一一磁感應強度 ; L 一一受力導線長度 ; I 一一電流強度 ; sinO- 一一通電導體與磁場夾角的正弦。從式中不難看出電磁力 F 的大小與磁感應強度 B 成正比 , 與導線長度 L 和電流強度 I 也成正比 , 還和通電導體與磁場的正弦夾角成正比 o 在電子天平中 , 通常選擇通電導體與磁 場的夾角為 900, 即 siI1900=1; 這時通電導體所受的磁場力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 , 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 , 就是當秤盤上加上載荷時 , 使其秤盤 的位置發生了相應的變化 , 這時位置檢測器將此變化量通過 PID 調節器和放大器轉換成線閨 中的電流信號 , 并在采樣電阻上轉換成與載荷相對應的電壓信號 , 再經過低通濾波器和模數(A/D) 轉換器 , 變換成數字信號給計算機進行數據處理 , 并將此數值顯示在顯示屏幕上 , 這就是電子天平的基本原理。 二 電子天平的基本構造： 目前 , 電子天平的種類繁多 , 無論是國產電子天平 , 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。使用中應注意衛生清潔 , 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變成電信號輸出。 (4)PID 調節器 PID( 比例、積分、微分 ) 調節器的作用 , 就是保證傳感器快速而穩定地工作。 (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 (A/D) 轉換器它的優點在于轉換精度高 , 易于自動調零能有效地排除干擾 , 將輸入信號轉換成數字信號。 (8) 微計算機此部件可說是電子天平的關鍵部件了 o 它是電子天平的數據處理部件 , 它具有記憶、計算和查表等功能 o (9) 顯示器現在的顯示器基本上有兩種 : 一種是數碼管的顯示器 ; 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節部件 , 一般均靠后面兩個調整腳來調節天平的水平 o 三 電子天平的種類： 現在電子天平的種類很多 , 分法也不統一 , 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 , 其結構復雜但精度很高。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 , 其結構簡單 , 精度和成本較低 , 它是目前廣泛應用在精度要求不高的行業里的一種天平。 ③電阻應變式它是應用電阻應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 , 其構造簡單 , 精度較低 , 應用于一般要求的行業中 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 這類電子天平是準確度級別為①級的電子天平的統稱。如普利賽斯的 XT6200C 型和XT4200C 型。 四 電子天平的級別規定：按照檢定分度值e檢定分度數n可以劃分四個準確度類別：特種準確度 高精密天平（I）高準確度 精密天平（II）中準確度 商用天平（III）普通準確度 普通天平（IIII） 北京衡達 歡迎訪問公司：