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详细了解梅特勒百分之一电子天平的结构和原理
时间:2016-07-18 09:23 来源:梅特勒天平专卖网 作者:小编 [ 加入收藏 ] [ 打印本文 ] [ 关闭窗口 ]

  电磁力平衡式梅特勒百分之一电子天平的工作原理是基于通电导线在磁场中受到安培力的作用。当秤盘上放有被称量物体时,秤盘向下发生线性位移,触动电磁传感器,使原来处于平衡状态的两个光敏三极管在发光二极管的光量发生变化时产生电流,此电流经放大后反馈到磁铁内的线圈中,使受力增大,将秤盘托起,恢复到平衡位置。此时流经线圈的电流通过取样电阻时,产生电压降,电压值与被称量物体的质量成正比。电压信号经过放大、滤波等处理后,进行模/数转换。电流模拟信号转变成数字信号后,再经芯片处理,最终在显示器上显示出质量值。下面我们来听听梅特勒天平专卖网小编的具体分析。

  小编表示,梅特勒百分之一电子天平的电磁力平衡原理如下所示:

  利用磁场中流过的电流所产生的力来平衡于作用于被称物质量的重力,利用磁悬原理的梅特勒百分之一电子天平在结构上通常采用恒弹性簧片作为弹性支点,他与梁杆组成平行四边行的罗帕尔机构,在电路上运用闭环式电磁力平衡原理,即用电磁力平衡负荷量来取得平衡,测量发生电磁力所需电量,是在动态平衡下通过光电传感器检出位移信号,经前置放大,PID调解器,功率放大器放大后转换成电流,输入到线圈中,该电流所产生的力来平衡加载物的重量,采用零位测定法,其测量精度高,这个电流经一高精度取样电阻转换成电压信号,通过A/D转换器变成数字量送入计算机进行加处理,最后显示其质量结果。

  根据物理学中电流的力效应原理,处于磁场中通过电流的导线或线圈将产生一种电磁力,其方向可用左手定则来判定,假设通过线圈电流的方向I和磁场方向B,则线圈电磁力F的方向向上,其大小关系式有:F=K1‘BLI,式中K1‘为常数(与使用单位制有关)。B为感应强度,L为导线长度,I为通过导线电流的强度。假设通过线圈的磁力方向向上,其大小关系式有:E=K1BπDWI

  (1)式中K1为常数 B为磁钢中的磁感应强度 D为磁钢中线圈的直径 W为线圈的匝数 I为通过线圈的电流 对某一线圈来说,D和W是一定的,所以(1)式可以改成F=K2BI

  (2)对某一磁钢来说,B是一定的,可见B为恒定时(2)式可以改写成D=K3I

  (3)式中K3=K2B= 常数 由(3)可见在磁场中通过电流的线圈所产生的电磁力与流过的电流强度成正比,秤盘通过支架连杆与线圈相连,这样秤盘上被称物体的重力mg通过连杆支架作用于线圈上,方向向下,这是磁场中线圈内若有电流通过,则线圈将产生一个电磁力F,设计时可以使电磁力F方向向上,使其大小为F=mg

  (4)这时,电磁力F与秤盘上被称物重力mg大小相等,方向相反而平衡在弹簧片的作用下,使秤盘支架回复到原来的位置,这种处理方法被称为回零法。由(3)式和(4)式可得:F=K3I=mg 即I=Km

  (5)式中K=g/K3=常数 由(5)可以得出重要的结论:测定物体的质量如果是采用以上电磁力平衡方式的话,则在电磁中流过线圈的电流I就与被称物体的质量成正比,我们知道,被称物体的质量有大有小,如果相应的使通过线圈的电流I也有大有小,如果相应的使通过线圈的电流I也有大有小,即使通过线圈的电流随着被称物体质量的变化而成正比地变化,那么就可以使通过此电流的线圈所产生的力与相应的被称物体的重力相平衡,这也是目前梅特勒百分之一电子天平最基本的工作原理。

  虽然梅特勒百分之一电子天平在设计时使电流通过线圈所产生的电磁力与秤盘上被称物体的重力大小相等方向相反而平衡,在弹性簧片的作用下,使秤盘支架回复到原来的位置,即回零式,但实际上秤盘及连在一起的线圈会产生极微小的位移S,他与被称物体的质量成正比,即:S=K‘m 设位移信号通过光电传感器变成电信号,经前置放大,取样保持电路,经PID调节器动态调节后,得到一个大小随被称物体质量不同而成正比例变化的模拟电压信号,此电压信号变换成电流信号,通过功率放大器驱动线圈,产生一个大小与被称物体重力相等方向的力F,使线圈支架达到平衡状态。

  看完了梅特勒百分之一电子天平的电磁力平衡原理,我们来了解一下其结构。梅特勒百分之一电子天平的结构如下:

  梅特勒百分之一电子天平的结构1)机壳。其作用是保护梅特勒百分之一电子天平免受到灰尘等物质的侵害,同时也是电子元件的基座等。

  梅特勒百分之一电子天平的结构2)底脚。梅特勒百分之一电子天平的支撑部件,同时也是梅特勒百分之一电子天平水平的调节部件,一般均靠后面两个调整脚来调节梅特勒百分之一电子天平的水平。

  梅特勒百分之一电子天平的结构3)功率放大器。其作用是将微弱的信号进行放大,以保证梅特勒百分之一电子天平的精度和工作要求。

  梅特勒百分之一电子天平的结构4)低通滤波器。它的作用是排除外界和某些电器元件产生的高频信号的干扰,以保证梅特勒百分之一电子天平传感器的输出为一恒定的直流电压。

  梅特勒百分之一电子天平的结构5)模数 (A/D) 转换器。它的优点在于转换精度高,易于自动调零能有效地排除干扰,将输入信号转换成数字信号。

  梅特勒百分之一电子天平的结构6)传感器。传感器是的关键部件之一,由外壳、磁钢、极靴和线圈等组成,装在秤盘的下方。它的精度很高也很灵敏。应保持梅特勒百分之一电子天平称量室的清洁,切忌称样时撒落物品而影响传感器的正常工作。

  梅特勒百分之一电子天平的结构7)位置检测器。位置检测器是由高灵敏度的远红外发光管和对称式光敏电池组成的。它的作用是将秤盘上的载荷转变成电信号输出。

  梅特勒百分之一电子天平的结构8)PID 调节器 。PID( 比例、积分、微分 ) 调节器的作用,就是保证传感器快速而稳定地工作。

  梅特勒百分之一电子天平的结构9)微计算机。此部件可说是梅特勒百分之一电子天平的关键部件了。它是梅特勒百分之一电子天平的数据处理部件,它具有记忆、计算和查表等功能。

  梅特勒百分之一电子天平的结构10)显示器。现在的显示器基本上有两种:一种是数码管的显示器;另一种是液晶显示器。它们的作用是将梅特勒百分之一电子天平输出的数字信号显示在显示屏幕上。

  梅特勒百分之一电子天平的结构11)秤盘。秤盘多为金属材料制成,安装在梅特勒百分之一电子天平的传感器上,是梅特勒百分之一电子天平进行称量的承受装置。它具有一定的几何形状和厚度,以圆形和方形的居多。使用中应注意卫生清洁,更不要随意掉换秤盘。

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