电子天平的原理

Question

如题所述

Answer 1

原理：采用了电磁力补偿平衡原理，实质也是一种杠杆平衡，只是在杠杆的一端采用了电磁力。

（1）当天平处于空称零位时，则产生的力矩M=m1×g×Ll、M右=F×L2 ，由于零位时天平达到平
衡，则M左= M右。即m1 ×g× Ll= F×L2 。

（2）当称盘上加载称物m2时，杠杆偏离零位，此时零位指示器有偏差信号产生，经过放大器和调节器等一系列转换后，使线圈的电流I增大，电磁力矩右也将一起增大，杠杆回到原来平衡位置，即天平的零位。

最终则使M左= M右 ，即m2 ×g×Ll= F×L2 ，最后把电信号处理成为数字信号，数显在显示屏上。从而得出以下重要结论：在磁场中通过线圈的电流强度 I与被称物体的质量m成正比。

扩展资料：

电子天平及其分类按电子天平的精度可分为以下几类：

1、超微量电子天平：超微量天平的最大称量是2至5g，其标尺分度值小于（最大）称量的10-6，如Mettler的UMT2型电子天平等属于超微量电子天平。

2、微量天平：微量天平的称量一般在3至50g，其分度值小于（最大）称量的10-5，如Mettler的AT21型电子天平以及Sartoruis的S4型电子天平。

3、半微量天平：半微量天平的称量一般在20至100g，其分度值小于（最大）称量的10-5，如Mettler的AE50型电子天平和Sartoruis的M25D型电子天平等均属于此类。

4、常量电子天平：此种天平的最大称量一般在100至200g，其分度值小于（最大）称量的10-5，如Mettler的AE200型电子天平和Sartoruis的A120S、A200S型电子天平均属于常量电子天平。

5、分析天平：其实电子分析天平，是常量天平、半微量天平、微量天平和超微量天平的总称。

6、 精密电子天平：这类电子天平是准确度级别为Ⅱ级的电子天平的统称。

注意事项：

因为天平砝码一般精度都比较高，对环境及操作要求也比较多，日常使用的时候应该注意哪些问题，该如何延长电子分析天平的使用寿命。

1  天平砝码不要放置在空调器下的边台上。搬动过的电子分析天平必须重新校正好水平，并对天平的计量性能作全面检查无误后才可使用。

2 称取吸湿性、挥发性或腐蚀性物品时，应用称量瓶盖紧后称量，且尽量快速，注意不要将被称物(特别腐蚀性物品)洒落在称盘或底板上；称量完毕，被称物及时带离天平，并搞好称量室的卫生。

3 同一个实验应使用同一台天平进行称量，以免因称量而产生误差。

水平调节

1、当水平泡处于水平圈的上方时，表明电子天平的上方位置偏高，我们要通过旋转电子天平的上部的两个转角，使泡泡下移。

2、当水平泡处于水平圈的下方时，表明电子天平的下方位置偏高，我们要通过旋转电子天平的下部的两个转角，使泡泡上移。

3、当水平泡处于水平圈的左侧时，表明电子天平的左侧位置偏高，我们要通过旋转电子天平的左侧的两个转角，使泡泡右移。

4、当水平泡处于水平圈的右侧时，表明电子天平的右侧位置偏高，我们要通过旋转电子天平的右侧的两个转角，使泡泡左移。

提示：有时候水平泡出于斜角的位置，这就需要我们几个转角来回配合使用。

参考资料：百度百科——电子天平

Answer 2

电子天平采用了现代电子控制技术，利用电磁力平衡原理实现称重。即测量物体时采用电磁力与被测物体重力相平衡的原理实现测量，当称盘上的加上或除去被称物时，天平则产生不平衡状态，此时可以通过位置检测器检测到线圈在磁钢中的瞬间位移，经过电磁力自动补偿电路使其电流变化以数字方式显示出被测物体重量。天平的在使用的过程中会受到所处环境温度、气流、震动、电磁干扰等因素影响，因此我们要尽量避免或减少在这些环境下使用。
与其他种类的天平不同，电子天平应用了现代电子控制技术进行称量，无论采用何种控制方式和电路结构，其称量依据都是电磁力平衡原理。其特点是称量准确可靠，显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置和超载保护等装置。
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，电子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。
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最低限度。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。

Answer 3

电子天平一般都是利用电磁力或电磁力矩平衡原理进行称量。虽然电子天平是实验室常见的仪器，但是对于它的构造原理，很多人却不一定了解。电子天平主要由秤盘、传感器、位置检测器、PID调节器、功率放大器、低通滤波器、微计算机、显示器以及机壳和底脚等构成。虽然秤盘、机壳以及底脚并不是电子天平的核心部件，但是也不能缺少。电子天平想要称量物体，必须有承受装置，也就是秤盘。一般以方形和圆形秤盘比较多见。而整个电子天平的支撑部件就是底脚了，同时还能调节电子天平的水平。机壳则是电子元件的基座，可以保护电子天平免受灰尘等物质的侵害，确保天平的灵敏度和精确性。电子天平的传感器装在秤盘的下方，由外壳、磁钢、极靴和线圈等组成，由PID调节器确保传感器快速而稳定地工作。位置检测器可以将秤盘上的载荷转变成电信号输出，而功率传感器则将微弱的信号进行放大,以保证天平的精度和工作要求。电子天平在传感器在工作时容易受到一些电器元件产生的高频信号的干扰，如果要保证传感器的输出，将输入信号转换成数字信号，就要用低通滤波器来排除这些干扰了。而电子天平的最核心部件就是微计算机了，可以处理电子天平的数据，并且能够进行记忆、计算等功能。最后这些通过处理的数据以及输出的数字信号就可以显示出来了，人们通过显示器就能够一目了然了。这些部件共同构成了电子天平，它们各有分工，共同确保电子天平可以正常的进行工作.本回答被网友采纳

Answer 4

它是将称盘与通电线圈相连接，置于磁场中，当被称物置于称盘后，因重力向下，线圈上就会产生一个电磁力，与重力大小相等方向相反。这时传感器输出电信号，经整流放大，改变线圈上的电流，直至线圈回位，其电流强度与被称物体的重力成正比。而这个重力正是物质的质量所产生的，由此产生的电信号通过模拟系统后，将被称物品的质量显示出来。

以上资料由上海鹰腾称重衡器有限公司提供。本回答被提问者采纳

Answer 5

数字显示式衡器仪表的品种很多,图1所示是其中的一种。数显器接受处理的是称重传感器输出的电信号。电信号有模拟量也有数字量，最常见的是几至几十毫伏的模拟电压。数显器的电路原理如图2所示。激励电源供给称重传感器工作电源，同时供给A/D(模/数)转换单元基准电压,其稳定度一般在0.1%以上。放大单元通常采用测量放大器结构，接受、放大称重传感器的信号。放大倍数一般为数百倍。滤波单元滤掉从机外混入的和放大器自身产生的电噪声。A/D转换单元把模拟量转换成数字量,转换位数通常取二进制数14位以上。数据处理单元是以微处理器为核心，使用外围支持芯片组成的，它在程序的控制下完成采集数据、运算、存贮等一系列操作，处理结果送到相应接口上。显示单元以数字或文字、图表等形式显示出称量值和称量状态，并可通过接口与外部设备联络。
数显衡器仪表的性能包括计量性能、功能、环境适应能力、安全性和可靠性5个方面。与通用的数字衡器称重仪表相比,数显器具有5个特点：①自带传感器激励电源，使用方便;②采用比率型A/D转换和倍频技术,计量性能中的长期稳定性好;水分测量仪，红外线水分仪，水分测定仪，水分测试仪，水分检测仪，水分测试仪，含水率测试仪，③软件能真切地仿真振动、空秤变动、物料落差等称量特征，显示快、准、稳;④机内有空秤置零、零点跟踪、定标、最大秤量、分度位等参数的设定单元，改定方便，通用性强;⑤带输出接口，能够联接多种外部设备，方便地实现系统控制。
准确度等级国际法制计量组织(OIML)3号建议规定，非自动衡器按准确度级别划分为4个等级。按配用衡器的级别，中国将电子衡器仪表也划分为4个等级,并分别冠以与电子衡器对应的级别代号：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。每个级别的衡器仪表的计量最大允许误差为对应级别衡器允许误差的0.7倍。
仪表架构其实很简单，一个电源为全部器件供电，一个AD部分负责将传感器的模拟信号放大，模数转换到数字信号，一个中央处理器，也就是常说的单片机(MCU)，来处理AD部分读取到的重量信号，进行一系列的换算处理，最好译码为可显示阅读的信号，显示在显示屏上，同时一般还有键盘电路，来接受用户的一些操控，很多仪表还带有并行打印口，微打驱动，RS232或RS485接口与上位机或其它仪表互联通讯，还有数字电流环接口，以连接大屏幕，另外工业控制用的很多仪表带有4～20mA电流环接口，以配接PLC。高档的还有现场CAN总线或者以太网接口，某些仪表还有USB接口，不过USB由于传输距离太近，在衡器仪表上用途较少，因此也很少有仪表有USB接口。