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详细解读梅特勒十万分之一电子天平的工作原理和检定方法
时间:2016-08-29 09:15 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十万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。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十万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,这也是目前梅特勒十万分之一电子天平最基本的工作原理。

  虽然梅特勒十万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。

  由于梅特勒十万分之一电子天平内置了称重传感器等精密电子部件,因此在使用一段时间后可能会出现测量误差较大等问题,因此我们要对其进行定期检定,因为这样不仅能够提高其精确度,而且可以大大延长其使用寿命。那么,我们该如何检定梅特勒十万分之一电子天平呢?

  (一)梅特勒十万分之一电子天平重复性检定。梅特勒十万分之一电子天平重复性检定应在空载和加载状态下进行,加载的载荷有两种:一种是全载,一种是半载。要求检定中分别对加载和空载的平衡位置进行读数并记录,同时注意每加一次载荷均应返零一次。要求对同一载荷多次衡量结果之间的差值,不得超过梅特勒十万分之一电子天平在该载荷时的最大允许误差的绝对值。

  (二)梅特勒十万分之一电子天平偏载检定(四角误差检定)。对于标准梅特勒十万分之一电子天平,试验载荷等于梅特勒十万分之一电子天平的最大称量,其四角误差等于最大示值减最小示值。对于工作用梅特勒十万分之一电子天平,试验载荷等于梅特勒十万分之一电子天平最大载荷的三分之一,其四角误差等于各点的示值与中心点的示值之差中的最大者。

  (三)梅特勒十万分之一电子天平配衡功能的检查。对于新购置的梅特勒十万分之一电子天平应检查其配衡功能,一般选取两个载荷点,即: (13)Max,(23)Max。在相同载荷下所得两结果之间的差值,不得超过该载荷时的最大允许误差的绝对值。

  (四)梅特勒十万分之一电子天平灵敏度、鉴别力的检定。梅特勒十万分之一电子天平的灵敏度一般指分度灵敏度,其在数值上应正好等于该梅特勒十万分之一电子天平相应载荷的检定分度值。对具有数字指示和自动或半自动校准装置的梅特勒十万分之一电子天平,可以免检该梅特勒十万分之一电子天平的灵敏度。当梅特勒十万分之一电子天平检定分度值e≥lmg时,可以测定其鉴别力,方法如下:在空载或加载时处于平衡状态的梅特勒十万分之一电子天平上,把相当于数字标尺分度值1.4倍的一个外加载荷(1.4d),轻缓地加放在梅特勒十万分之一电子天平称盘上时(或从其上取下),原来的梅特勒十万分之一电子天平示值必须有所变化。

  (五)梅特勒十万分之一电子天平各载荷点的最大允许误差的检定。首先开机预热,然后按照说明书的操作程序对梅特勒十万分之一电子天平进行校准(这一步很关键),校准完毕,显示零位。从零载荷开始,逐渐单调往上加载,直至加到梅特勒十万分之一电子天平的最大称量值时,然后再逐渐单调卸载,直至零载荷为止。在检定过程中,由检定操作人员视梅特勒十万分之一电子天平具体情况选取载荷点(这在检定规程中未明确给出),但以下几个载荷点应必须进行检定:(1)空载。(2)全载。(3)最小称量Min(I级梅特勒十万分之一电子天平:100e;Ⅱ级梅特勒十万分之一电子天平:50e;Ⅲ级梅特勒十万分之一电子天平:20e;Ⅳ级梅特勒十万分之一电子天平:20e)。(4)影响梅特勒十万分之一电子天平误差值的“拐点”所对应的那些载荷,比如I级梅特勒十万分之一电子天平:50000e、200000e;Ⅱ级梅特勒十万分之一电子天平:5000e、20000e;Ⅲ级梅特勒十万分之一电子天平:500e、2000e等。误差计算分两种情况:1)e≠d时,示值误差计算公式应为E=I-L(E:梅特勒十万分之一电子天平示值误差,I:梅特勒十万分之一电子天平指示值,L梅特勒十万分之一电子天平称盘上所加载荷);2)当e=d时,示值误差计算公式应为E=I-L+(12)d-△L(d:梅特勒十万分之一电子天平实际标尺分度值,AL:在梅特勒十万分之一电子天平称盘上为示值凑整而添加的载荷)。不论哪种情况,要求所得各载荷点的误差均小于规程中所规定的允许误差。

  补充知识:导致梅特勒十万分之一电子天平检定结果产生差异的因素有以下几种:

  检定结果产生差异的原因一、存放时间:梅特勒十万分之一电子天平在检定室的存放时间对梅特勒十万分之一电子天平的检定结果的影响是不可忽视的。对送检的梅特勒十万分之一电子天平,建议检定前在检定室开箱存放最少24h以上,使梅特勒十万分之一电子天平内部的机械机构达到一定的平衡,也使梅特勒十万分之一电子天平整机及称室的温度与环境温度相平衡。

  检定结果产生差异的原因二、预热时间:梅特勒十万分之一电子天平的预热时间是保障梅特勒十万分之一电子天平示值稳定的关键。预热时间的长短除了与梅特勒十万分之一电子天平的检定分度值和检定分度数有关外,还与各厂家的梅特勒十万分之一电子天平性能有关。规程第18条规定梅特勒十万分之一电子天平检定前应预热0.5h以上,但0.5h以上多长的预热时间比较合适?这就需要依据各梅特勒十万分之一电子天平使用说明书上的要求,同时梅特勒十万分之一电子天平的预热时间和梅特勒十万分之一电子天平的精度有紧密的联系,通常状况下,梅特勒十万分之一电子天平精度越高,预热时间越长。在达到说明书规定的预热时间后,才能开始检定。

  检定结果产生差异的原因三、预压:梅特勒十万分之一电子天平在停止工作一段时间后可能进入休眠状态,为使梅特勒十万分之一电子天平尽快进入工作状态,检定前最好多次加载砝码,否则梅特勒十万分之一电子天平进程示值与回程示值之差将明显增大。加载时不必在意称量结果和回零情况。

  检定结果产生差异的原因四、读数时间:梅特勒十万分之一电子天平示值是否稳定通常都有规定的符号在显示屏上指示。当示值稳定时,稳定指示灯(或符号)亮起,或不稳定灯(或符号)消失。稳定的范围一般都是分档可调,稳定范围的设置与显示屏上的出现的稳定示值时间成反比。梅特勒十万分之一电子天平从加载到稳定基实是一个振荡平衡的过程。振荡波形的振幅逐渐减小达到原先所设定的稳定范围时,显示屏上即显示出稳定的符号(或不稳定符号消失)。其实这时梅特勒十万分之一电子天平仍未完全稳定,还要再经过一段的时间才能逐渐趋于稳定。这段时间的长短与原来梅特勒十万分之一电子天平所设定的稳定范围有关,也和梅特勒十万分之一电子天平的检定分度值有关。因此,我们检定梅特勒十万分之一电子天平时读取示值的时间一般不在稳定符号出现(或不稳定符号消失)后即进行读数,而是延长相应的时间后。每次读数延长的时间应相对的一致,即在梅特勒十万分之一电子天平稳定符号出现(或不稳定符号消失)后延长一固定的时间读数。据实际经验,梅特勒十万分之一电子天平按出厂时设定的稳定范围,当实际分度值大于或等于1mg时,在稳定符号出现或不稳定符号消失后延长3s读数比较合适,对实际分度值等于0.1mg的梅特勒十万分之一电子天平,延长5s读数比较合适,而对实际分度值小于或等于0.01mg的梅特勒十万分之一电子天平,则延长10s-30s读数比较合适,读数时注意每次间隔时间相同。

  以上就是梅特勒天平专卖网对于详细解读梅特勒十万分之一电子天平的工作原理和检定方法的详细介绍,希望能够对您了解梅特勒电子天平电子天平的使用万分之一天平电子天平价格的信息有所帮助,我们拥有十万分之一天平、万分之一天平、千分之一天平、百分之一天平、十分之一天平等各种系列的电子天平,保证原厂正品,价格比同行业低10%-20%,欢迎广大用户前来选购。

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