一、電子天平原理
電磁力式傳感器
通電導體在磁場(chǎng)中做切割磁力線(xiàn)運動(dòng),將產(chǎn)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(xiàn)圈5在永磁鐵6的磁場(chǎng)中做切割磁力線(xiàn)運動(dòng),將產(chǎn)生電磁力.位置傳感器7釆集由稱(chēng)盤(pán)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(jīng)伺服放大器8加在線(xiàn)圈5上,因此產(chǎn)生的電磁力必與被稱(chēng)物體的重力相平衡.線(xiàn)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(chēng)物體的重量有確定的對應關(guān)系.釆集該電壓信號并經(jīng)模/數轉換和微處理器處理即可在顯示器上顯示出稱(chēng)盤(pán)上被稱(chēng)物體的重量.
二、天平的主要技術(shù)指針和調整方法
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.重復性或標準偏差
3.四角誤差
4.線(xiàn)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(yōu)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(chǎng)前都必須進(jìn)行各項調整和測試,使各項指針均達到要求后才能出廠(chǎng)供應給消費者.但是當儀器使用一段時(shí)間后,或是經(jīng)長(cháng)途運輸震動(dòng)后,各項指針可能會(huì )出現偏差.這時(shí)我們要對儀器進(jìn)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(chēng)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(lái)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(lái)存貯校準砝碼值.這個(gè)值對于有無(wú)內裝砝碼天平都是一樣的,區別只在于校準時(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,以消除重力加速度g的影響.天平校準時(shí),天平內的CPU微處理器進(jìn)行計算分析,然后將標準砝碼的重量值轉換成二進(jìn)制編碼,貯存在EEPROM中.當我們進(jìn)行稱(chēng)量時(shí),被稱(chēng)量物體放在稱(chēng)盤(pán)上,CPU也進(jìn)行同樣的計算,再將計算出的結果與EEPROM中的校準參數進(jìn)行比較,得出被稱(chēng)物體的重量.
靈敏度的校正方法分下面幾種:
(A)沒(méi)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(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,顯示器上顯示應放的校正砝碼值,這時(shí)將相應的砝碼放在稱(chēng)盤(pán)上,天平便會(huì )自動(dòng)進(jìn)行校準工作,后顯示出穩定符號“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(méi)有“CAL”鍵的天平
當顯示器顯示為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校準砝碼值,將相應砝碼放在稱(chēng)盤(pán)上,天平便會(huì )自動(dòng)進(jìn)行校準程序,后“g”穩定符號會(huì )顯示出來(lái)及發(fā)出一聲響(部分型號并不發(fā)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(shí),按“CAL”一下,天平顯示器出現“C”符號,同時(shí)“C”符號閃動(dòng).這表示校準工作正在進(jìn)行中.經(jīng)過(guò)一段時(shí)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(chēng)量了.
注意:如果顯示器停留在“C”或“CC”不改變時(shí),這表示天平校準工作有問(wèn)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,或可以改變天平防震系統程序,使天平能在不穩定的環(huán)境下進(jìn)行校準.
(C)有內校砝碼而進(jìn)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(jìn)行天平校準,直到發(fā)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(chǎng)前已調到所需精度值,但由于用戶(hù)不斷進(jìn)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(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間使用后,輕微的磨損仍然存在,用這樣的內裝砝碼進(jìn)行校準則必然使天平的稱(chēng)量值出現誤差.為此,電子天平設計了內裝校準砝碼進(jìn)行參數修正程序,使天平達到原來(lái)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(jìn)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(lái)的精度.注意:進(jìn)行內裝砝碼參數重寫(xiě)時(shí),一定要使用高精度砝碼,否則會(huì )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(lái)的,而是將連續n次測量的結果用統計學(xué)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(shù)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(xué)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(xiàn)性誤差等均達到要求后,重復性基本上一定合格。
