電子天平基本原理

大家知道，機(jī)械光電分析天平是應(yīng)用杠桿原理而工作的，那么電子天平是靠什么原理工作的呢?

根據(jù)基礎(chǔ)物理大家知道，處于磁場中的通電導(dǎo)體(導(dǎo)線或線圈)將產(chǎn)生一種電磁力，力的方向可用物理學(xué)中的左手定則來判定，如果通過導(dǎo)體的電流大小和方向以及磁場的方向已知的話，則有電磁力的關(guān)系式：

F -BLI sin?

式中：F ——電磁力；

        B ——磁感應(yīng)強(qiáng)度；

      L ——受力導(dǎo)線長度；

      I ——電流強(qiáng)度；

      sin? ——通電導(dǎo)體與磁場夾角的正弦。

從式中不難看出電磁力F 的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B 成正比，與導(dǎo)線長度L 和電流強(qiáng)度I 也成正比，還和通電導(dǎo)體與磁場的正弦夾角成正比。在電子天平中，通常選擇通電導(dǎo)體與磁場的夾角為90°，即sin90°=1；這時(shí)通電導(dǎo)體所受的磁場力最大，所以上式可改寫成：

F =BLI

由于上式中的B、L 在電子天平中均是一定的，也可視為常數(shù)，那么電磁力的大小就決定于電流強(qiáng)度的大小了，亦即電流增大，電磁力也增大；電流減少，電磁力也減小。電流的大小是由天平秤盤上所加載荷的大小，也就是被稱物體的重力大小決定的。當(dāng)大小相等方向相反的電磁力與重力達(dá)到平衡時(shí)，則有：

F - mg - BLI

上式即為電子天平的電磁平衡原理式。通俗地講，就是當(dāng)秤盤上加上載荷時(shí)，使其秤盤的位置發(fā)生了相應(yīng)的變化，這時(shí)位置檢測器將此變化量通過PID調(diào)節(jié)器和放大器轉(zhuǎn)換成線圈中的電流信號，并在采樣電阻上轉(zhuǎn)換成與載荷相對應(yīng)的電壓信號，再經(jīng)過低通濾波器和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，變換成數(shù)字信號給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將此數(shù)值顯示在顯示屏幕上，這就是電子天平的基本原理。

補(bǔ)充內(nèi)容 (2021-7-27 15:03):
更正一下“F - mg - BLI”，實(shí)為“F = mg = BLI”

補(bǔ)充內(nèi)容 (2021-7-27 15:15):
更正“F -BLI sin?”為“F = BLI sin?”

現(xiàn)在市面上的精密電子天平越來越多，種類繁雜，但是不管是國產(chǎn)還是進(jìn)口的，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)都是一致的。電子天平一般是由秤盤、傳感器、PID調(diào)節(jié)器、功率放大器、低通濾波器、位置檢測器、顯示器、機(jī)殼、微計(jì)算機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、底腳等幾個(gè)部分組成。

秤盤：秤盤多為金屬材料制成，安裝在天平的傳感器上，是天平進(jìn)行稱量的承受裝置。它具有一定的幾何形狀和厚度，以圓形和方形的居多。使用中應(yīng)注意衛(wèi)生清潔，更不要隨意掉換秤盤；

傳感器：傳感器是電子天平的關(guān)鍵部件之一，由外殼、磁鋼、極靴和線圈等組成，裝在秤盤的下方。它的精度很高也很靈敏。應(yīng)保持天平稱量室的清潔，切忌稱樣時(shí)撒落物品而影響傳感器的正常工作；

PID調(diào)節(jié)器：保證傳感器快速而穩(wěn)定地工作；

功率放大器：將微弱的信號進(jìn)行放大，以保證天平的精度和工作要求；

低通濾波器：排除外界和某些電器元件產(chǎn)生的高頻信號的干擾，以保證傳感器的輸出為一恒定的直流電壓；

位置檢測器：由高靈敏度的遠(yuǎn)紅外發(fā)光管和對稱式光敏電池組成的。它的作用是將秤盤上的載荷轉(zhuǎn)變成電信號輸出；

顯示器：一種是數(shù)碼管的顯示器；另一種是液晶顯示器。它們的作用是將輸出的數(shù)字信號顯示在顯示屏幕上；

機(jī)殼：保護(hù)電子天平免受到灰塵等物質(zhì)的侵害，同時(shí)也是電子元件的基座等；
微計(jì)算機(jī)：電子天平的關(guān)鍵部件，它是電子天平的數(shù)據(jù)處理部件，具有記憶、計(jì)算和查表等功能；

模數(shù)轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換精度高，易于自動(dòng)調(diào)零能有效地排除干擾，將輸入信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；

底腳：電子天平的支撐部件，同時(shí)也是電子天平水平的調(diào)節(jié)部件，一般均靠后面兩個(gè)調(diào)整腳來調(diào)節(jié)天平的水平。

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請教：天平一直漂移是怎么回事？放上砝碼之后，值一直在慢慢變小。還有回零不好的，一般是什么問題引起的？

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smile舞狼 發(fā)表于 2021-7-28 16:50
請教：天平一直漂移是怎么回事？放上砝碼之后，值一直在慢慢變小。還有回零不好的，一般是什么問題引起的？ ...

我也遇到過一次，測得是水，萬分之一的天平，放上去之后，數(shù)值一直變小，不過放砝碼的時(shí)候就不會(huì)。感覺應(yīng)該是揮發(fā)的原因。放上砝碼還會(huì)一直變小的還沒有遇到過。

精度不同是傳感器有什么區(qū)別么？

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電子天平秤的是質(zhì)量還是重量？

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