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电子天平它是如何工作的以及称重原理

发布时间:2011-05-12   点击次数:2162次

核心提示:电子天平的种类很多,结构也大不相同,但是他们的工作原理都是基本一致的,都是利用电磁力平衡原理,这和传统机械天平的杠杆原理是有本质区别的,即用电磁力来平衡重物重量从而衡量出重物的重量。与机械天平相比,电子天平具有测量准确度高、反应灵敏等优点,除此之外还具有自动校准和超载保护等功能,这些都是机械天平难以实现的,因此正因为电子天平有这么多优点,所以已渐渐取代了机械天平。

电子天平的种类很多,结构也大不相同,但是他们的工作原理都是基本一致的,都是利用电磁力平衡原理,这和传统机械天平的杠杆原理是有本质区别的,即用电磁力来平衡重物重量从而衡量出重物的重量。与机械天平相比,电子天平具有测量准确度高、反应灵敏等优点,除此之外还具有自动校准和超载保护等功能,这些都是机械天平难以实现的,因此正因为电子天平有这么多优点,所以已渐渐取代了机械天平。

电子天平的重要特点是在测量被测物体的质量时不用测量砝码的重力,而是采用电磁力与被测物体的重力相平衡的原理来测量的。秤盘通过支架连杆与线圈连接,线圈置于磁场内。在称量范围内时,被测重物的重力mg通过连杆支架作用于线圈上,这时在磁场中若有电流通过,线圈将产生一个电磁力F,方向向上,可用下式表示:F=KBLI

其中K为常数(与使用单位有关),B为磁感应强度,L为线圈导线的长度,I为通过线圈导线的电流强度。电磁力F和秤盘上被测物体重力mg大小相等、方向相反而达到平衡,同时在弹性簧片的作用下使秤盘支架回复到原来的位置。即处在磁场中的通电线圈,流经其内部的电流I与被测物体的质量成正比,只要测出电流I即可知道物体的质量m。

若称盘上的加上或除去被称物时,天平则产生不平衡状态,通过位置检测器检测到线圈在磁钢中的瞬态位移,经PID调节器和前置放大器产生一个变化量输出,经过一系列处理使流经线圈的电流发生变化,这样使电磁力也随之变化并与被测物相抵消从而使线圈回到原来的位置,达到新的平衡状态。这就是电子天平的电磁力自动补偿电路原理。电流的变化则通过数字显示出被称物体的质量。

电子天平在使用过程中,其传感器和电路在工作过程中受温度影响,或传感器随工作时间变化而产生的某些参数的变化,以及气流、振动、电磁干扰等环境因素的影响,都会使电子天平产生漂移,造成测量误差。其中,气流、振动、电磁干扰等环境温度的影响可以通过对电子天平的使用条件加以约束,将其影响程度减小到zui低限度。而温漂主要是来自环境温度的影响和天平内部的自身影响,其形成的原因复杂,产生的漂移大,必须加以抑制。

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