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一、電子天平原理
電磁力式傳感器
通電導體在磁場中做切割磁力線運動,將產生電磁力(洛侖茲力)
F=IBLSina
F:電磁力
I:電流強度
B:磁感應強度
a:I與B的夾角
通電線圈5在永磁鐵6的磁場中做切割磁力線運動,將產生電磁力.位置傳感器7釆集由稱盤1上放重物而引起的杠桿4的位置變化數據,將其轉化成電信號并經伺服放大器8加在線圈5上,因此產生的電磁力必與被稱物體的重力相平衡.線圈5中的電流強度與精密電阻9的電流強度相等.因此電阻9上的電壓值與被稱物體的重量有確定的對應關系.釆集該電壓信號并經模/數轉換和微處理器處理即可在顯示器上顯示出稱盤上被稱物體的重量.
二、天平的主要技術指針和調整方法
任何一種電子儀器都有自已特定的技術要求.這些技術指針代表一臺儀器的性能是否優良.電子天平的技術性能指針有以下幾種:
1.靈敏度
2.重復性或標準偏差
3.四角誤差
4.線性誤差
以上的四種指針基本可以表達出一臺電子天平的性能優劣.因此清楚明了其定義及調整方法是十分必要的.
任何一臺儀器在出廠前都必須進行各項調整和測試,使各項指針均達到要求后才能出廠供應給消費者.但是當儀器使用一段時間后,或是經長途運輸震動后,各項指針可能會出現偏差.這時我們要對儀器進行調整,以符合要求.下面詳細介紹電子天平的調校步驟.
1、靈敏度
靈敏度是衡量天平準確表達稱量物體的重量能力的指針.電子天平都設有“CAL”校準鍵.該鍵就是用來調正天平靈敏度的.這是由于每臺電子天平內均有存貯器EEPROM,用來存貯校準砝碼值.這個值對于有無內裝砝碼天平都是一樣的,區別只在于校準時是否需要另加砝碼.首先,重量W=mg.各地g不同,因此相同質量的物體在不同地點的重量顯示不同.因此天平使用地點變化天平便需要進行校準,以消除重力加速度g的影響.天平校準時,天平內的CPU微處理器進行計算分析,然后將標準砝碼的重量值轉換成二進制編碼,貯存在EEPROM中.當我們進行稱量時,被稱量物體放在稱盤上,CPU也進行同樣的計算,再將計算出的結果與EEPROM中的校準參數進行比較,得出被稱物體的重量.
靈敏度的校正方法分下面幾種:
(A)沒有內裝校準砝碼的天平
(I)有“CAL”鍵的天平
天平的面板上設有一個“CAL”鍵.只要在顯示器示值為0.0000g(依型號而定)時按一下“CAL”鍵,顯示器上顯示應放的校正砝碼值,這時將相應的砝碼放在稱盤上,天平便會自動進行校準工作,后顯示出穩定符號“g”及發出一聲響,便表示校正完畢.(部分型號并不發聲)
(II)沒有“CAL”鍵的天平
當顯示器顯示為0.0000g(依型號而定)時,按T(除皮鍵)保持10秒鐘左右顯示器上出現校準砝碼值,將相應砝碼放在稱盤上,天平便會自動進行校準程序,后“g”穩定符號會顯示出來及發出一聲響(部分型號并不發聲)
(B)有內裝校準砝碼的天平
在天平的控制面板上均設有校準鍵“CAL”鍵,在顯示器顯示為0.0000g時,按“CAL”一下,天平顯示器出現“C”符號,同時“C”符號閃動.這表示校準工作正在進行中.經過一段時間后,顯示器出現“CC”,這表示校正工作已完成,然后顯示器轉為0.0000g(依型號而定),天平便可以繼續稱量了.
注意:如果顯示器停留在“C”或“CC”不改變時,這表示天平校準工作有問題,可以按ON/OFF鍵后再重新做一次.假如出同樣的情形,請將天平放在其它較定的地方再進行校準,或可以改變天平防震系統程序,使天平能在不穩定的環境下進行校準.
(C)有內校砝碼而進行外校工作
如果有一精度*的標準砝碼,便可以用外校正方法,先用手按住TARE鍵至顯示器顯示出校準砝碼值,然后放上與校準砝碼值相同的標準天平上,進行天平校準,直到發出一聲聲響便表示校準已完成.
電子天平的內裝砝碼修正功能:
內裝砝碼在出廠前已調到所需精度值,但由于用戶不斷進行校正工作,雖然電子天平已釆用了微電機控制電路以減小內裝砝碼的磨損,但是經過長時間使用后,輕微的磨損仍然存在,用這樣的內裝砝碼進行校準則必然使天平的稱量值出現誤差.為此,電子天平設計了內裝校準砝碼進行參數修正程序,使天平達到原來的靈敏度.內校砝碼修正是先利用外校功能,將外校砝碼的參數與內裝砝碼參數進行比較計算,然后再將內裝砝碼參數加以修正(和外砝值一樣),這樣便可以使內裝砝碼恢復原來的精度.注意:進行內裝砝碼參數重寫時,一定要使用高精度砝碼,否則會使天平精度降低。
2、重復性或標準偏差
重復性或標準偏差是表達天平是否達到所標精確度的指針.該指針不是一次測量得來的,而是將連續n次測量的結果用統計學方法計算出標準偏差,即重復性指針.
e=å(Xi-X)2/(n-1)
e----重復性或標準偏差
X---每次測量結果的算術平均值
Xi--每次的測量結果
n----測量次數(n=6,中國n=11)
由于是釆用統計學方法,因此應用的方法有ABBA或ABAB等.目前多釆用ABBA方法.因為這種方法可以將溫度漂移互相抵消,使測量結果更精確.通常天平的四角誤差,線性誤差等均達到要求后,重復性基本上一定合格。
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