瑞克龍電子科技（昆山）有限公司

     長期 以來 , 應用杠桿原理把被測物與已知 質量的祛碼進行力學平衡測量 , 一直是質量測 量的主要方法 . 但采用杠桿原理的分析天平 , 存 在著許多缺點 . 現在 , 微克量級的電子分析天 平 已在科學計量 、 工業生產和 實驗室領域開始 被廣泛使用 , 因此 , 我們對電子分析天平的工 作原理 、 結構和使用作一介紹 , 以供實驗教學參考

稱重儀器尤其是電子稱重儀器的發展水平已成為衡量一個國家科學技術水平和工業發達程度的重要標志。電子分析天平是集傳感器技術、模擬電子技術和微處理器技術于一體的綜合產物,具有自動校準、自動顯示、去皮、自動數據輸出、自動故障檢測、超載保護等多種功能,是廣泛應用于實驗室、醫藥、國防等領域的質量計量標準器具。由于材料制造與熱處理工藝基礎差,精密加工精度低,裝配技術落后,電磁力平衡傳感器理論基礎缺乏,后續信息處理及補償方法的開發與應用欠缺,國內廠家生產的電子天平與較高水平還有一定的差距,要想趕超較高水平仍然需要克服重重技術困難,特別是漂移機理分析不全面,采取繁瑣落后的硬件補償方法等這些因素都不利于電子分析天平計量性能的提高。本文針對國內電子分析天平溫度和時間引起的漂移量大,穩定性差的問題,主要展開了如下幾個方面的工作:,全面介紹國內外電子分析天平*技術和目前達到的技術指標,闡述脈寬調制式電子分析天平稱量原理,說明本課題研究的背景及意義;首先介紹電子分析天平溫漂概念,然后深入分析電子分析天平溫度敏感元件永磁體、線圈、電壓基準、取樣電阻以及機械稱重結構的溫度特性,后著重對基于ANSYS的電子分析天平磁路結構進行溫度場仿真與結果分析

電子分析天平的工作原理

如圖 1 所示 , 使用天平時 , 在空載狀態下接通電源 , 天平下端線圈中會有標準電流通過 , 產生電磁力 F , 使天平處于平衡位置 (零點 ) . 其 中線圈通 電后橫梁的位置改變量是 由接收發光 二極管和 差動變壓器進行測量 一 在平衡狀態下 , 當天平托盤放上待測物時 , 橫梁發生傾斜 , 則位置檢測器產生不平衡信號 , 傳給天平底部的一個內部檢別電路 . 該 電路即產生補償 電流流過線圈 , 并產生更大的電磁力 , 以維持天平的平衡 .直到不平衡信號消失 , 天平則重新處于平衡狀態.這時流過線圈的電流 與天平在空載平衡時流過 的電流存在一個增值 , 這個增值與 電磁力 F 成嚴格的比例關系 , 也就與待測物重力成正比例 , 所以可用這個電流增值大小來表示待測物的質量 .

如圖 2 所示 , 為了實現數字顯示 的 目的 , 線 圈中的 電流增值必須流經 電阻轉變為 電壓信 號 , 再經放大 、濾波等信號處理后 , 進行模/數 轉換 . 電流模擬信號變換成數字信號后 , 再經微機處理 , 終在顯示器上顯示 出質量值 .

概括來說 , 電磁力平衡式電子分析天平是 把待測物的質量通過 電磁力平衡原理變換為電 流檢測 , 再經電流 / 電壓變換 、 模 /數轉換和 數 字化運算處理 , 用數字顯示待測物的質量值 .

淺談G&G雙杰分析天平原理

G&G雙杰兩種分析天平稱衡物體質且的比較

1) 用電光分析天平稱衡 在室溫為 14 . 3℃時 , 用 2 5m l 的比重瓶裝 滿乙醇 ( 比重瓶上端毛細管開口 ) , 放在天平稱量過程中 , 乙醇質量由于不斷少量蒸發而減少 , 每隔 l m in 測一次 , 測量結果如圖 3 所示 .

圖 3 開始實驗 , 將比重瓶和祛碼分別放置于天平兩端 , 因質量變化 , 需要操作約 3~ s m in 天 平才趨于平衡. 在天平平衡后仍會有微小的震 動 , 且在每次加減祛碼時都會使天平不穩定 , 導 致光標左右漂移較大 , 而無法讀數 .

2) 用電子分析天平稱衡在同樣條件下用電子分析天平稱衡 , 測量結果如圖 4 所示 . 開始實驗 , 將比重瓶放置在電子分析天平的 托盤上 , 至穩定用時約 2~ 3 5 , 而且穩定性很好 , 顯示示數不會漂移 , 讀數方便 , 可以連續測量 .

G&G雙杰電子分析天平的優點

從兩種天平測量裝滿揮發性液體的比重瓶質量的結果 , 可以看出電子分析天平的優點 : l) 待測物的質量用數字顯示 , 而且從稱量 到顯示出結果的整個過程非常迅速 , 約 2~ 3 5 , 避免了煩瑣的操作程序 , 且質量測量的準確度 較高 . 這是它便于使用. 2) 有數據輸出功能 , 可與計算機連接 , 利 用計算機在線測量 . 3) 維修、 校準非常簡單 .

淺談G&G雙杰分析天平原理