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計(jì)量論壇

標(biāo)題: 電子天平基本原理 [打印本頁(yè)]

作者: 浪里乾坤 時(shí)間: 2021-7-26 15:06
標(biāo)題: 電子天平基本原理
本帖最后由浪里乾坤于 2021-7-26 15:48 編輯

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(chǎng)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(lái)判定，如果通過(guò)導(dǎo)體的電流大小和方向以及磁場(chǎng)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(zhǎng)度；

I ——電流強(qiáng)度；

sin? ——通電導(dǎo)體與磁場(chǎng)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(zhǎng)度L 和電流強(qiáng)度I 也成正比，還和通電導(dǎo)體與磁場(chǎng)的正弦?jiàn)A角成正比。在電子天平中，通常選擇通電導(dǎo)體與磁場(chǎng)的夾角為90°，即sin90°=1；這時(shí)通電導(dǎo)體所受的磁場(chǎng)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(cè)器將此變化量通過(guò)PID調(diào)節(jié)器和放大器轉(zhuǎn)換成線圈中的電流信號(hào)，并在采樣電阻上轉(zhuǎn)換成與載荷相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，再經(jīng)過(guò)低通濾波器和模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，變換成數(shù)字信號(hào)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?”

作者: 浪里乾坤 時(shí)間: 2021-7-26 15:31
本帖最后由浪里乾坤于 2021-7-26 16:00 編輯

作者: 浪里乾坤 時(shí)間: 2021-7-26 15:45
本帖最后由浪里乾坤于 2021-7-26 15:58 編輯

現(xiàn)在市面上的精密電子天平越來(lái)越多，種類繁雜，但是不管是國(guó)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(cè)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(hào)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(hào)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(cè)器：由高靈敏度的遠(yuǎn)紅外發(fā)光管和對(duì)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(hào)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(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；

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(lái)調(diào)節(jié)天平的水平。

作者: 吉豐豐 時(shí)間: 2021-7-26 21:13
學(xué)習(xí)到了。。。。。。

作者: stsfhfh 時(shí)間: 2021-7-27 08:32
基礎(chǔ)知識(shí)普及篇，太好了

作者: yuanhuifred 時(shí)間: 2021-7-27 09:06
不錯(cuò)，學(xué)習(xí)了

作者: avision 時(shí)間: 2021-7-27 14:16
長(zhǎng)知識(shí)了，厲害

作者: 烏拉辣拉 時(shí)間: 2021-7-27 15:28
學(xué)到了，很有用

作者: XYB2016 時(shí)間: 2021-7-28 11:05
基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)了

作者: slby 時(shí)間: 2021-7-28 11:21
長(zhǎng)知識(shí)了，謝謝。

作者: 夢(mèng)幻雪緣 時(shí)間: 2021-7-28 14:34
學(xué)習(xí)了，太漲知識(shí)啦，O(∩_∩)O謝謝

作者: smile舞狼 時(shí)間: 2021-7-28 16:50
請(qǐng)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(wèn)題引起的？

作者: 風(fēng)淡云輕 時(shí)間: 2021-7-29 08:23
學(xué)習(xí)了，謝謝

作者: 85sxq 時(shí)間: 2021-7-29 08:26
謝謝分享！！！

作者: 大笑隨心 時(shí)間: 2021-7-29 09:46

smile舞狼發(fā)表于 2021-7-28 16:50
請(qǐng)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(wèn)題引起的？ ...

我也遇到過(guò)一次，測(cè)得是水，萬(wàn)分之一的天平，放上去之后，數(shù)值一直變小，不過(guò)放砝碼的時(shí)候就不會(huì)。感覺(jué)應(yīng)該是揮發(fā)的原因。放上砝碼還會(huì)一直變小的還沒(méi)有遇到過(guò)。

作者: yyy112082 時(shí)間: 2021-7-29 10:44
精度不同是傳感器有什么區(qū)別么？

作者: mison_2002 時(shí)間: 2021-7-29 13:17
學(xué)習(xí)到了。。。。。。

作者: fangyuan53501 時(shí)間: 2021-8-1 11:32
電子天平秤的是質(zhì)量還是重量？

作者: playerxk 時(shí)間: 2021-8-9 11:50
這個(gè)不錯(cuò) 漲知識(shí)了多謝樓主分享

作者: xvshaoyong 時(shí)間: 2021-9-28 08:45
不錯(cuò)，學(xué)習(xí)了，謝謝

作者: daxtz 時(shí)間: 2021-9-28 12:32
不錯(cuò)，學(xué)習(xí)了，謝謝

作者: 友勝劉赫 時(shí)間: 2021-9-28 14:34
長(zhǎng)知識(shí)了，謝謝

作者: 清風(fēng)細(xì)雨ZHW 時(shí)間: 2022-10-4 11:34
太好了，要好好學(xué)習(xí)一下

作者: 清風(fēng)細(xì)雨ZHW 時(shí)間: 2023-3-28 21:13
學(xué)習(xí)了，非常好，感謝分享。

作者: 逆風(fēng)阿灰灰 時(shí)間: 2023-4-12 15:11
基礎(chǔ)知識(shí)太重要了，感謝分享

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