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電子天平的工作原理

閱讀:3251      發(fā)布時(shí)間:2018-4-24
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 電子天平采用了現(xiàn)代電子控制技術(shù),利用電磁力平衡原理實(shí)現(xiàn)稱重。即測(cè)量物體時(shí)采用電磁力與被測(cè)物體重力相平衡的原理實(shí)現(xiàn)測(cè)量,當(dāng)稱盤(pán)上的加上或除去被稱物時(shí),天平則產(chǎn)生不平衡狀態(tài),此時(shí)可以通過(guò)位置檢測(cè)器檢測(cè)到線圈在磁鋼中的瞬間位移,經(jīng)過(guò)電磁力自動(dòng)補(bǔ)償電路使其電流變化以數(shù)字方式顯示出被測(cè)物體重量。天平的在使用的過(guò)程中會(huì)受到所處環(huán)境溫度、氣流、震動(dòng)、電磁干擾等因素影響,因此我們要盡量避免或減少在這些環(huán)境下使用。

與其他種類的天平不同,電子天平應(yīng)用了現(xiàn)代電子控制技術(shù)進(jìn)行稱量,無(wú)論采用何種控制方式和電路結(jié)構(gòu),其稱量依據(jù)都是電磁力平衡原理。其特點(diǎn)是稱量準(zhǔn)確可靠,顯示快速清晰并且具有自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、簡(jiǎn)便的自動(dòng)校準(zhǔn)裝置和超載保護(hù)等裝置。

電子天平的重要特點(diǎn)是在測(cè)量被測(cè)物體的質(zhì)量時(shí)不用測(cè)量砝碼的重力,而是采用電磁力與被測(cè)物體的重力相平衡的原理來(lái)測(cè)量的。秤盤(pán)通過(guò)支架連桿與線圈連接,線圈置于磁場(chǎng)內(nèi)。在稱量范圍內(nèi)時(shí),被測(cè)重物的重力mg通過(guò)連桿支架作用于線圈上,這時(shí)在磁場(chǎng)中若有電流通過(guò),線圈將產(chǎn)生一個(gè)電磁力F,方向向上,可用下式表示:F=KBLI

其中K為常數(shù)(與使用單位有關(guān)),B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,L為線圈導(dǎo)線的長(zhǎng)度,I為通過(guò)線圈導(dǎo)線的電流強(qiáng)度。電磁力F和秤盤(pán)上被測(cè)物體重力mg大小相等、方向相反而達(dá)到平衡,同時(shí)在彈性簧片的作用下使秤盤(pán)支架回復(fù)到原來(lái)的位置。即處在磁場(chǎng)中的通電線圈,流經(jīng)其內(nèi)部的電流I與被測(cè)物體的質(zhì)量成正比,只要測(cè)出電流I即可知道物體的質(zhì)量m。

若稱盤(pán)上的加上或除去被稱物時(shí),電子天平則產(chǎn)生不平衡狀態(tài),通過(guò)位置檢測(cè)器檢測(cè)到線圈在磁鋼中的瞬態(tài)位移,經(jīng)PID調(diào)節(jié)器和前置放大器產(chǎn)生一個(gè)變化量輸出,經(jīng)過(guò)一系列處理使流經(jīng)線圈的電流發(fā)生變化,這樣使電磁力也隨之變化并與被測(cè)物相抵消從而使線圈回到原來(lái)的位置,達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這就是電子天平的電磁力自動(dòng)補(bǔ)償電路原理。電流的變化則通過(guò)數(shù)字顯示出被稱物體的質(zhì)量。

天平在使用過(guò)程中,其傳感器和電路在工作過(guò)程中受溫度影響,或傳感器隨工作時(shí)間變化而產(chǎn)生的某些參數(shù)的變化,以及氣流、振動(dòng)、電磁干擾等環(huán)境因素的影響,都會(huì)使電子天平產(chǎn)生漂移,造成測(cè)量誤差。其中,氣流、振動(dòng)、電磁干擾等環(huán)境溫度的影響可以通過(guò)對(duì)電子天平的使用條件加以約束,將其影響程度減小到zui低限度。而溫漂主要是來(lái)自環(huán)境溫度的影響和天平內(nèi)部的自身影響,其形成的原因復(fù)雜,產(chǎn)生的漂移大,必須加以抑制。

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