瑞克龍電子科技（昆山）有限公司
長期 以來 , 應(yīng)用杠桿原理把被測物與已知 質(zhì)量的祛碼進行力學(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 在著許多缺點 . 現(xiàn)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 實驗室領(lǐng)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(jié)構(gòu)和使用作一介紹 , 以供實驗教學(xué)參考
稱重儀器尤其是電子稱重儀器的發(fā)展水平已成為衡量一個國家科學(xué)技術(shù)水平和工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)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,具有自動校準(zhǔn)、自動顯示、去皮、自動數(shù)據(jù)輸出、自動故障檢測、超載保護等多種功能,是廣泛應(yīng)用于實驗室、醫(yī)藥、國防等領(lǐng)域的質(zhì)量計量標(biāo)準(zhǔn)器具。由于材料制造與熱處理工藝基礎(chǔ)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(chǔ)缺乏,后續(xù)信息處理及補償方法的開發(fā)與應(yīng)用欠缺,國內(nèi)廠家生產(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(nèi)電子分析天平溫度和時間引起的漂移量大,穩(wěn)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(nèi)外電子分析天平*技術(shù)和目前達(dá)到的技術(shù)指標(biāo),闡述脈寬調(diào)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(zhǔn)、取樣電阻以及機械稱重結(jié)構(gòu)的溫度特性,后著重對基于ANSYS的電子分析天平磁路結(jié)構(gòu)進行溫度場仿真與結(jié)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(tài)下接通電源 , 天平下端線圈中會有標(biāo)準(zhǔn)電流通過 , 產(chǎn)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(fā)光 二極管和 差動變壓器進行測量 一 在平衡狀態(tài)下 , 當(dāng)天平托盤放上待測物時 , 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內(nèi)部檢別電路 . 該 電路即產(chǎn)生補償 電流流過線圈 , 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(yán)格的比例關(guān)系 , 也就與待測物重力成正比例 , 所以可用這個電流增值大小來表示待測物的質(zhì)量 .
如圖 2 所示 , 為了實現(xiàn)數(shù)字顯示 的 目的 , 線 圈中的 電流增值必須流經(jīng) 電阻轉(zhuǎn)變?yōu)?電壓信 號 , 再經(jīng)放大 、濾波等信號處理后 , 進行模/數(shù) 轉(zhuǎn)換 . 電流模擬信號變換成數(shù)字信號后 , 再經(jīng)微機處理 , 終在顯示器上顯示 出質(zhì)量值 .
概括來說 , 電磁力平衡式電子分析天平是 把待測物的質(zhì)量通過 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(shù)轉(zhuǎn)換和 數(shù) 字化運算處理 , 用數(shù)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衡物體質(zhì)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(xì)管開口 ) , 放在天平稱量過程中 , 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(jié)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(zhì)量變化 , 需要操作約 3~ s m in 天 平才趨于平衡. 在天平平衡后仍會有微小的震 動 , 且在每次加減祛碼時都會使天平不穩(wěn)定 , 導(dǎo) 致光標(biāo)左右漂移較大 , 而無法讀數(shù) .
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(jié)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(wěn)定用時約 2~ 3 5 , 而且穩(wěn)定性很好 , 顯示示數(shù)不會漂移 , 讀數(shù)方便 , 可以連續(xù)測量 .
G&G雙杰電子分析天平的優(yōu)點
從兩種天平測量裝滿揮發(fā)性液體的比重瓶質(zhì)量的結(jié)果 , 可以看出電子分析天平的優(yōu)點 : l) 待測物的質(zhì)量用數(shù)字顯示 , 而且從稱量 到顯示出結(jié)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(zhì)量測量的準(zhǔn)確度 較高 . 這是它便于使用. 2) 有數(shù)據(jù)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(zhǔn)非常簡單 .
淺談G&G雙杰分析天平原理
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