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梅特勒十万分之一电子天平及其传感器的操作原理是怎样的
时间:2016-12-15 09:22 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 ]

  梅特勒十万分之一电子天平采用了现代电子控制技术,利用电磁力平衡原理实现称重。即测量物体时采用电磁力与被测物体重力相平衡的原理实现测量,当称盘上的加上或除去被称物时,梅特勒十万分之一电子天平则产生不平衡状态,此时可以通过位置检测器检测到线圈在磁钢中的瞬间位移,经过电磁力自动补偿电路使其电流变化以数字方式显示出被测物体重量。梅特勒十万分之一电子天平在使用的过程中会受到所处环境温度、气流、震动、电磁干扰等因素影响,因此我们要尽量避免或减少在这些环境下使用。与其他种类的天平不同,梅特勒十万分之一电子天平应用了现代电子控制技术进行称量,无论采用何种控制方式和电路结构,其称量依据都是电磁力平衡原理。其特点是称量准确可靠,显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置和超载保护等装置。下面就由梅特勒天平专卖网的小编为大家全面解析一下梅特勒十万分之一电子天平及其传感器的操作原理是怎样的,希望能够帮助使用者们更加全面的了解天平仪器。

  小编指出,梅特勒十万分之一电子天平的操作原理如下:

  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。

  梅特勒十万分之一电子天平传感器的操作原理如下:

  梅特勒十万分之一电子天平传感器的操作原理一、应变片式传感器:当称盘空载时,应变片的阻值相同,电压通过桥式电路后输入到放大器的电压为零。当称盘上有负载时,应变片被拉伸或受压,其阻值增大或减小。这样,经过桥式电路后有一微小电压输入到放大器。这一数值经放大,微处理器处理后显示出来,即被称物体重量。

  梅特勒十万分之一电子天平传感器的操作原理二、电磁力式传感器:通电导体在磁场中做切割磁力线运动,将产生电磁力(洛仑兹力)。F= IBLSinα。式中:F一电磁力;I一电流强度;B一磁感应强度;α一I与B 的夹角。通电线圈在永磁铁的磁场中做切割磁力线运动,将产生电磁力。位置传感器采集由称盘上放重物而引起的杠杆的位置变化数据,将其转化成电信号并经伺服放大器加在线圈上,因此产生的电磁力必与被称物体的重力相平衡。线圈中的电流强度与精密电阻的电流强度相等。因此电阻上的电压值与被称物体的重量有确定的对应关系。采集该电压信号并经模做转换和微处理器处理即可在显示器上显示出称盘上被称物体的重量。

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