一、電子天平原理
電磁力式傳感器
通電導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線運(yùn)動,將產(chǎn)生電磁力(洛侖茲力)
F=IBLSina
F:電磁力
I:電流強(qiáng)度
B:磁感應(yīng)強(qiáng)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(yùn)動,將產(chǎn)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(shù)據(jù),將其轉(zhuǎn)化成電信號并經(jīng)伺服放大器8加在線圈5上,因此產(chǎn)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(qiáng)度與精密電阻9的電流強(qiáng)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(yīng)關(guān)系.釆集該電壓信號并經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)指針和調(diào)整方法
任何一種電子儀器都有自已特定的技術(shù)要求.這些技術(shù)指針代表一臺儀器的性能是否優(yōu)良.電子天平的技術(shù)性能指針有以下幾種:
1.靈敏度
2.重復(fù)性或標(biāo)準(zhǔn)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(dá)出一臺電子天平的性能優(yōu)劣.因此清楚明了其定義及調(diào)整方法是十分必要的.
任何一臺儀器在出廠前都必須進(jìn)行各項(xiàng)調(diào)整和測試,使各項(xiàng)指針均達(dá)到要求后才能出廠供應(yīng)給消費(fèi)者.但是當(dāng)儀器使用一段時(shí)間后,或是經(jīng)長途運(yùn)輸震動后,各項(xiàng)指針可能會出現(xiàn)偏差.這時(shí)我們要對儀器進(jìn)行調(diào)整,以符合要求.下面詳細(xì)介紹電子天平的調(diào)校步驟.
1、靈敏度
靈敏度是衡量天平準(zhǔn)確表達(dá)稱量物體的重量能力的指針.電子天平都設(shè)有“CAL”校準(zhǔn)鍵.該鍵就是用來調(diào)正天平靈敏度的.這是由于每臺電子天平內(nèi)均有存貯器EEPROM,用來存貯校準(zhǔn)砝碼值.這個(gè)值對于有無內(nèi)裝砝碼天平都是一樣的,區(qū)別只在于校準(zhǔn)時(shí)是否需要另加砝碼.首先,重量W=mg.各地g不同,因此相同質(zhì)量的物體在不同地點(diǎn)的重量顯示不同.因此天平使用地點(diǎn)變化天平便需要進(jìn)行校準(zhǔn),以消除重力加速度g的影響.天平校準(zhǔn)時(shí),天平內(nèi)的CPU微處理器進(jìn)行計(jì)算分析,然后將標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重量值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制編碼,貯存在EEPROM中.當(dāng)我們進(jìn)行稱量時(shí),被稱量物體放在稱盤上,CPU也進(jìn)行同樣的計(jì)算,再將計(jì)算出的結(jié)果與EEPROM中的校準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)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(nèi)裝校準(zhǔn)砝碼的天平
(I)有“CAL”鍵的天平
天平的面板上設(shè)有一個(gè)“CAL”鍵.只要在顯示器示值為0.0000g(依型號而定)時(shí)按一下“CAL”鍵,顯示器上顯示應(yīng)放的校正砝碼值,這時(shí)將相應(yīng)的砝碼放在稱盤上,天平便會自動進(jìn)行校準(zhǔn)工作,后顯示出穩(wěn)定符號“g”及發(fā)出一聲響,便表示校正完畢.(部分型號并不發(fā)聲)
(II)沒有“CAL”鍵的天平
當(dāng)顯示器顯示為0.0000g(依型號而定)時(shí),按T(除皮鍵)保持10秒鐘左右顯示器上出現(xiàn)校準(zhǔn)砝碼值,將相應(yīng)砝碼放在稱盤上,天平便會自動進(jìn)行校準(zhǔn)程序,后“g”穩(wěn)定符號會顯示出來及發(fā)出一聲響(部分型號并不發(fā)聲)
(B)有內(nèi)裝校準(zhǔn)砝碼的天平
在天平的控制面板上均設(shè)有校準(zhǔn)鍵“CAL”鍵,在顯示器顯示為0.0000g時(shí),按“CAL”一下,天平顯示器出現(xiàn)“C”符號,同時(shí)“C”符號閃動.這表示校準(zhǔn)工作正在進(jìn)行中.經(jīng)過一段時(shí)間后,顯示器出現(xiàn)“CC”,這表示校正工作已完成,然后顯示器轉(zhuǎn)為0.0000g(依型號而定),天平便可以繼續(xù)稱量了.
注意:如果顯示器停留在“C”或“CC”不改變時(shí),這表示天平校準(zhǔn)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(jìn)行校準(zhǔn),或可以改變天平防震系統(tǒng)程序,使天平能在不穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)行校準(zhǔn).
(C)有內(nèi)校砝碼而進(jìn)行外校工作
如果有一精度*的標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)砝碼值,然后放上與校準(zhǔn)砝碼值相同的標(biāo)準(zhǔn)天平上,進(jìn)行天平校準(zhǔn),直到發(fā)出一聲聲響便表示校準(zhǔn)已完成.
電子天平的內(nèi)裝砝碼修正功能:
內(nèi)裝砝碼在出廠前已調(diào)到所需精度值,但由于用戶不斷進(jìn)行校正工作,雖然電子天平已釆用了微電機(jī)控制電路以減小內(nèi)裝砝碼的磨損,但是經(jīng)過長時(shí)間使用后,輕微的磨損仍然存在,用這樣的內(nèi)裝砝碼進(jìn)行校準(zhǔn)則必然使天平的稱量值出現(xiàn)誤差.為此,電子天平設(shè)計(jì)了內(nèi)裝校準(zhǔn)砝碼進(jìn)行參數(shù)修正程序,使天平達(dá)到原來的靈敏度.內(nèi)校砝碼修正是先利用外校功能,將外校砝碼的參數(shù)與內(nèi)裝砝碼參數(shù)進(jìn)行比較計(jì)算,然后再將內(nèi)裝砝碼參數(shù)加以修正(和外砝值一樣),這樣便可以使內(nèi)裝砝碼恢復(fù)原來的精度.注意:進(jìn)行內(nèi)裝砝碼參數(shù)重寫時(shí),一定要使用高精度砝碼,否則會使天平精度降低。
2、重復(fù)性或標(biāo)準(zhǔn)偏差
重復(fù)性或標(biāo)準(zhǔn)偏差是表達(dá)天平是否達(dá)到所標(biāo)精確度的指針.該指針不是一次測量得來的,而是將連續(xù)n次測量的結(jié)果用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差,即重復(fù)性指針.
e=å(Xi-X)2/(n-1)
e----重復(fù)性或標(biāo)準(zhǔn)偏差
X---每次測量結(jié)果的算術(shù)平均值
Xi--每次的測量結(jié)果
n----測量次數(shù)(n=6,中國n=11)
由于是釆用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,因此應(yīng)用的方法有ABBA或ABAB等.目前多釆用ABBA方法.因?yàn)檫@種方法可以將溫度漂移互相抵消,使測量結(jié)果更精確.通常天平的四角誤差,線性誤差等均達(dá)到要求后,重復(fù)性基本上一定合格。
