瑞克龍電子科技（昆山）有限公司
長(cháng)期 以來(lái) , 應用杠桿原理把被測物與已知 質(zhì)量的祛碼進(jìn)行力學(xué)平衡測量 , 一直是質(zhì)量測 量的主要方法 . 但采用杠桿原理的分析天平 , 存 在著(zhù)許多缺點(diǎn) . 現在 , 微克量級的電子分析天 平 已在科學(xué)計量 、 工業(yè)生產(chǎn)和 實(shí)驗室領(lǐng)域開(kāi)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(shí)驗教學(xué)參考
稱(chēng)重儀器尤其是電子稱(chēng)重儀器的發(fā)展水平已成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平和工業(yè)發(fā)達程度的重要標志。電子分析天平是集傳感器技術(shù)、模擬電子技術(shù)和微處理器技術(shù)于一體的綜合產(chǎn)物,具有自動(dòng)校準、自動(dòng)顯示、去皮、自動(dòng)數據輸出、自動(dòng)故障檢測、超載保護等多種功能,是廣泛應用于實(shí)驗室、醫藥、國防等領(lǐng)域的質(zhì)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(shù)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(kāi)發(fā)與應用欠缺,國內廠(chǎng)家生產(chǎn)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(shù)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(shí)間引起的漂移量大,穩定性差的問(wèn)題,主要展開(kāi)了如下幾個(gè)方面的工作:,全面介紹國內外電子分析天平*技術(shù)和目前達到的技術(shù)指標,闡述脈寬調制式電子分析天平稱(chēng)量原理,說(shuō)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(xiàn)圈、電壓基準、取樣電阻以及機械稱(chēng)重結構的溫度特性,后著(zhù)重對基于A(yíng)NSYS的電子分析天平磁路結構進(jìn)行溫度場(chǎng)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(shí) , 在空載狀態(tài)下接通電源 , 天平下端線(xiàn)圈中會(huì )有標準電流通過(guò) , 產(chǎn)生電磁力 F , 使天平處于平衡位置 (零點(diǎn) ) . 其 中線(xiàn)圈通 電后橫梁的位置改變量是 由接收發(fā)光 二極管和 差動(dòng)變壓器進(jìn)行測量 一 在平衡狀態(tài)下 , 當天平托盤(pán)放上待測物時(shí) , 橫梁發(fā)生傾斜 , 則位置檢測器產(chǎn)生不平衡信號 , 傳給天平底部的一個(gè)內部檢別電路 . 該 電路即產(chǎn)生補償 電流流過(guò)線(xiàn)圈 , 并產(chǎn)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(tài).這時(shí)流過(guò)線(xiàn)圈的電流 與天平在空載平衡時(shí)流過(guò) 的電流存在一個(gè)增值 , 這個(gè)增值與 電磁力 F 成嚴格的比例關(guān)系 , 也就與待測物重力成正比例 , 所以可用這個(gè)電流增值大小來(lái)表示待測物的質(zhì)量 .
如圖 2 所示 , 為了實(shí)現數字顯示 的 目的 , 線(xiàn) 圈中的 電流增值必須流經(jīng) 電阻轉變?yōu)?電壓信 號 , 再經(jīng)放大 、濾波等信號處理后 , 進(jìn)行模/數 轉換 . 電流模擬信號變換成數字信號后 , 再經(jīng)微機處理 , 終在顯示器上顯示 出質(zhì)量值 .
概括來(lái)說(shuō) , 電磁力平衡式電子分析天平是 把待測物的質(zhì)量通過(guò) 電磁力平衡原理變換為電 流檢測 , 再經(jīng)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(zhì)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(chēng)衡物體質(zhì)且的比較
1) 用電光分析天平稱(chēng)衡 在室溫為 14 . 3℃時(shí) , 用 2 5m l 的比重瓶裝 滿(mǎn)乙醇 ( 比重瓶上端毛細管開(kāi)口 ) , 放在天平稱(chēng)量過(guò)程中 , 乙醇質(zhì)量由于不斷少量蒸發(fā)而減少 , 每隔 l m in 測一次 , 測量結果如圖 3 所示 .
圖 3 開(kāi)始實(shí)驗 , 將比重瓶和祛碼分別放置于天平兩端 , 因質(zhì)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(huì )有微小的震 動(dòng) , 且在每次加減祛碼時(shí)都會(huì )使天平不穩定 , 導 致光標左右漂移較大 , 而無(wú)法讀數 .
2) 用電子分析天平稱(chēng)衡在同樣條件下用電子分析天平稱(chēng)衡 , 測量結果如圖 4 所示 . 開(kāi)始實(shí)驗 , 將比重瓶放置在電子分析天平的 托盤(pán)上 , 至穩定用時(shí)約 2~ 3 5 , 而且穩定性很好 , 顯示示數不會(huì )漂移 , 讀數方便 , 可以連續測量 .
G&G雙杰電子分析天平的優(yōu)點(diǎn)
從兩種天平測量裝滿(mǎn)揮發(fā)性液體的比重瓶質(zhì)量的結果 , 可以看出電子分析天平的優(yōu)點(diǎn) : l) 待測物的質(zhì)量用數字顯示 , 而且從稱(chēng)量 到顯示出結果的整個(gè)過(guò)程非常迅速 , 約 2~ 3 5 , 避免了煩瑣的操作程序 , 且質(zhì)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(xiàn)測量 . 3) 維修、 校準非常簡(jiǎn)單 .
淺談G&G雙杰分析天平原理
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