高精度電子天平的工作原理
電子天平采用現(xiàn)代電子控制技術(shù),利用電磁力天平原理實(shí)現(xiàn)稱重。也就是說,在測量物體時(shí),利用電磁力與被測物體重力平衡的原理來實(shí)現(xiàn)測量。當(dāng)被測物體從秤盤上添加或取出時(shí),天平將處于不平衡狀態(tài)。此時(shí),線圈可以被位置檢測器檢測到。磁鋼中的瞬時(shí)位移,通過電磁力自動補(bǔ)償電路,使電流變化數(shù)字顯示被測物體的重量。天平的使用會受到環(huán)境溫度、氣流、振動、電磁干擾等因素的影響,因此應(yīng)盡量避免或減少在這些環(huán)境中使用。
與其他類型的天平不同,電子天平采用現(xiàn)代電子控制技術(shù)進(jìn)行稱重。無論采用何種控制方式和電路結(jié)構(gòu),稱重的依據(jù)都是電磁力平衡的原理。具有稱量準(zhǔn)確可靠、顯示快速清晰、自動檢測系統(tǒng)、簡單的自動校準(zhǔn)裝置和過載保護(hù)裝置等特點(diǎn)。
電子天平的一個(gè)重要特點(diǎn)是在測量被測物體的質(zhì)量時(shí)不需要測量砝碼的重力,而是利用電磁力與被測物體重力平衡的原理。測量。秤盤通過支架連桿與線圈連接,線圈置于磁場中。在稱量范圍內(nèi)時(shí),被測重物的重力mg通過連桿支架作用在線圈上。這時(shí),如果有電流通過磁場,線圈就會產(chǎn)生一個(gè)電磁力F,方向是向上的,可以用下式表示:F=KBLI
其中K是常數(shù)(與所用單位有關(guān)),B是磁感應(yīng)強(qiáng)度,L是線圈導(dǎo)線的長度,I是通過線圈導(dǎo)線的電流強(qiáng)度。稱重盤上被測物體的電磁力F和重力mg大小相等方向相反達(dá)到平衡,同時(shí)在彈性簧片的作用下,稱量器的支架平底鍋返回其原始位置。也就是說,在磁場中通電的線圈中,流過的電流I與被測物體的質(zhì)量成正比。只要測量電流I,就可以知道物體的質(zhì)量m。
如果被稱重物從稱重板上增加或取出,電子天平將處于不平衡狀態(tài),位置檢測器檢測到磁鋼中線圈的瞬時(shí)位移,PID調(diào)節(jié)器和前置放大器產(chǎn)生增量輸出,經(jīng)過一系列處理,流過線圈的電流發(fā)生變化,使電磁力也發(fā)生變化,抵消被測物,使線圈回到原來的位置,達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這就是電子天平的電磁力自動補(bǔ)償電路的原理。然后電流的變化以數(shù)字方式顯示被稱重物體的質(zhì)量。
天平在使用過程中,其傳感器和電路會受到工作過程中溫度的影響,或者傳感器的某些參數(shù)隨著工作時(shí)間的變化而變化,以及氣流、振動、電磁干擾等環(huán)境因素的影響。都會引起電子天平漂移,造成測量誤差。其中,通過限制電子天平的使用條件,可以將氣流、振動、電磁干擾等環(huán)境溫度的影響降到zui低。溫漂主要來自環(huán)境溫度的影響和天平本身內(nèi)部的影響。其形成原因復(fù)雜,產(chǎn)生的漂移較大,必須加以抑制。
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