瑞克龍電子科技（昆山）有限公司
長期 以來 , 應(yīng)用杠桿原理把被測(cè)物與已知 質(zhì)量的祛碼進(jìn)行力學(xué)平衡測(cè)量 , 一直是質(zhì)量測(cè) 量的主要方法 . 但采用杠桿原理的分析天平 , 存 在著許多缺點(diǎn) . 現(xiàn)在 , 微克量級(jí)的電子分析天 平 已在科學(xué)計(jì)量 、 工業(yè)生產(chǎn)和 實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域開始 被廣泛使用 , 因此 , 我們對(duì)電子分析天平的工 作原理 、 結(jié)構(gòu)和使用作一介紹 , 以供實(shí)驗(yàn)教學(xué)參考
稱重儀器尤其是電子稱重儀器的發(fā)展水平已成為衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平和工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。電子分析天平是集傳感器技術(shù)、模擬電子技術(shù)和微處理器技術(shù)于一體的綜合產(chǎn)物,具有自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)顯示、去皮、自動(dòng)數(shù)據(jù)輸出、自動(dòng)故障檢測(cè)、超載保護(hù)等多種功能,是廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)藥、國防等領(lǐng)域的質(zhì)量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具。由于材料制造與熱處理工藝基礎(chǔ)差,精密加工精度低,裝配技術(shù)落后,電磁力平衡傳感器理論基礎(chǔ)缺乏,后續(xù)信息處理及補(bǔ)償方法的開發(fā)與應(yīng)用欠缺,國內(nèi)廠家生產(chǎn)的電子天平與較高水平還有一定的差距,要想趕超較高水平仍然需要克服重重技術(shù)困難,特別是漂移機(jī)理分析不全面,采取繁瑣落后的硬件補(bǔ)償方法等這些因素都不利于電子分析天平計(jì)量性能的提高。本文針對(duì)國內(nèi)電子分析天平溫度和時(shí)間引起的漂移量大,穩(wěn)定性差的問題,主要展開了如下幾個(gè)方面的工作:,全面介紹國內(nèi)外電子分析天平*技術(shù)和目前達(dá)到的技術(shù)指標(biāo),闡述脈寬調(diào)制式電子分析天平稱量原理,說明本課題研究的背景及意義;首先介紹電子分析天平溫漂概念,然后深入分析電子分析天平溫度敏感元件永磁體、線圈、電壓基準(zhǔn)、取樣電阻以及機(jī)械稱重結(jié)構(gòu)的溫度特性,后著重對(duì)基于ANSYS的電子分析天平磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度場(chǎng)仿真與結(jié)果分析
電子分析天平的工作原理
如圖 1 所示 , 使用天平時(shí) , 在空載狀態(tài)下接通電源 , 天平下端線圈中會(huì)有標(biāo)準(zhǔn)電流通過 , 產(chǎn)生電磁力 F , 使天平處于平衡位置 (零點(diǎn) ) . 其 中線圈通 電后橫梁的位置改變量是 由接收發(fā)光 二極管和 差動(dòng)變壓器進(jìn)行測(cè)量 一 在平衡狀態(tài)下 , 當(dāng)天平托盤放上待測(cè)物時(shí) , 橫梁發(fā)生傾斜 , 則位置檢測(cè)器產(chǎn)生不平衡信號(hào) , 傳給天平底部的一個(gè)內(nèi)部檢別電路 . 該 電路即產(chǎn)生補(bǔ)償 電流流過線圈 , 并產(chǎn)生更大的電磁力 , 以維持天平的平衡 .直到不平衡信號(hào)消失 , 天平則重新處于平衡狀態(tài).這時(shí)流過線圈的電流 與天平在空載平衡時(shí)流過 的電流存在一個(gè)增值 , 這個(gè)增值與 電磁力 F 成嚴(yán)格的比例關(guān)系 , 也就與待測(cè)物重力成正比例 , 所以可用這個(gè)電流增值大小來表示待測(cè)物的質(zhì)量 .
如圖 2 所示 , 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字顯示 的 目的 , 線 圈中的 電流增值必須流經(jīng) 電阻轉(zhuǎn)變?yōu)?電壓信 號(hào) , 再經(jīng)放大 、濾波等信號(hào)處理后 , 進(jìn)行模/數(shù) 轉(zhuǎn)換 . 電流模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)后 , 再經(jīng)微機(jī)處理 , 終在顯示器上顯示 出質(zhì)量值 .
概括來說 , 電磁力平衡式電子分析天平是 把待測(cè)物的質(zhì)量通過 電磁力平衡原理變換為電 流檢測(cè) , 再經(jīng)電流 / 電壓變換 、 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換和 數(shù) 字化運(yùn)算處理 , 用數(shù)字顯示待測(cè)物的質(zhì)量值 .
淺談G&G雙杰分析天平原理
G&G雙杰兩種分析天平稱衡物體質(zhì)且的比較
1) 用電光分析天平稱衡 在室溫為 14 . 3℃時(shí) , 用 2 5m l 的比重瓶裝 滿乙醇 ( 比重瓶上端毛細(xì)管開口 ) , 放在天平稱量過程中 , 乙醇質(zhì)量由于不斷少量蒸發(fā)而減少 , 每隔 l m in 測(cè)一次 , 測(cè)量結(jié)果如圖 3 所示 .
圖 3 開始實(shí)驗(yàn) , 將比重瓶和祛碼分別放置于天平兩端 , 因質(zhì)量變化 , 需要操作約 3~ s m in 天 平才趨于平衡. 在天平平衡后仍會(huì)有微小的震 動(dòng) , 且在每次加減祛碼時(shí)都會(huì)使天平不穩(wěn)定 , 導(dǎo) 致光標(biāo)左右漂移較大 , 而無法讀數(shù) .
2) 用電子分析天平稱衡在同樣條件下用電子分析天平稱衡 , 測(cè)量結(jié)果如圖 4 所示 . 開始實(shí)驗(yàn) , 將比重瓶放置在電子分析天平的 托盤上 , 至穩(wěn)定用時(shí)約 2~ 3 5 , 而且穩(wěn)定性很好 , 顯示示數(shù)不會(huì)漂移 , 讀數(shù)方便 , 可以連續(xù)測(cè)量 .
G&G雙杰電子分析天平的優(yōu)點(diǎn)
從兩種天平測(cè)量裝滿揮發(fā)性液體的比重瓶質(zhì)量的結(jié)果 , 可以看出電子分析天平的優(yōu)點(diǎn) : l) 待測(cè)物的質(zhì)量用數(shù)字顯示 , 而且從稱量 到顯示出結(jié)果的整個(gè)過程非常迅速 , 約 2~ 3 5 , 避免了煩瑣的操作程序 , 且質(zhì)量測(cè)量的準(zhǔn)確度 較高 . 這是它便于使用. 2) 有數(shù)據(jù)輸出功能 , 可與計(jì)算機(jī)連接 , 利 用計(jì)算機(jī)在線測(cè)量 . 3) 維修、 校準(zhǔn)非常簡單 .
淺談G&G雙杰分析天平原理
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