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高精度電子天平的工作原理
高精度電子天平的工作原理
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)可以通過位置檢測(cè)器檢測(cè)到線圈在磁鋼中的瞬間位移，經(jīng)過電磁力自動(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測(cè)量的。秤盤通過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通過連桿支架作用于線圈上，這時(shí)在磁場(chǎng)中若有電流通過，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)線的長度，I為通過線圈導(dǎo)線的電流強(qiáng)度。電磁力F和秤盤上被測(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支架回復(fù)到原來的位置。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。電流的變化則通過數(shù)字顯示出被稱物體的質(zhì)量。
天平在使用過程中，其傳感器和電路在工作過程中受溫度影響，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。