电子天平

1.电子天平的原理
高精度电子天平通常采用电磁力平衡式传感器,电磁感应式电子天平与电子秤不同。电子秤是使用电子天平是利用电磁力平衡的原理进行设计的。根据电磁力公式:F=BLIsinθ(1)
其中:F为电磁力;B为磁感应强度;L为受力导线的长度;I为流过导线的电流;θ为通电导体与磁场的夹角。
由公式(1)可知,F的大小与B、L、I及sinθ均成正,由于设计好的传感器,其感应线圈的规格尺寸已固定,所以其B、L均不再改变,而θ为90°,故sinθ=1,因此,F的大小与I成对应关系。
电子天平主要组成部分有:电源、电磁力平衡式传感器、光电传感器、键盘和显示器、控制电路。电子天平的基本工作原理是天平空载时,电磁力平衡式传感器处于平衡状态。加载后,感应线圈的位置发生改变。光电传感器中的光敏三极管所接收的光线强度的改变,其输出电流也改变,该变化量经微处理后,控制电磁线圈的电流大小,使电磁力平衡式传感器重新处于平衡状态。同时,微处理器将电磁线圈的电流变化量转变为数字信号,迅速在显示屏上显示出来。
2.电子天平的检定
根据检定规程要求电子天平的检定项目应为9项,检定内容主要包括:鉴别力、灵敏度、各载荷点最大允许误差、重复性、偏载检查(四角误差)和配衡功能检查等。根据被检天平的具体情况,并非每一项内容都需要检定,具体的检定项目需要由电子天平的准确度级别和检定分度值决定,但对于日常周期检定来说,主要进行以下几项验定:
2.1鉴别力的检定
对电子天平只有鉴别力是有意义的,因而不存在灵敏度的检定问题。对鉴别力的检定,比较严谨的方法是:先将相当于检定载荷(规程指出载荷选用空载、全载或二者中一种)示值L的砝码加在天平盘上(其中有10个d/10的小砝码),然后逐个取下d/10的小砝码至显示值变为L-d时,再加上一个d/10的小砝码,此时将质量为1.4d的砝码轻轻加到称盘上,显示值应变为Ld。但在一般情况下,在用电子天平的鉴别力不会有问题,所以多数情况下可以直接用质量为1.4d小砝码试一下即可,对于d≤1mg或e>2d的电子天平,规程中说明允许免检其鉴别力。
2.2各载荷点最大允许误差的检定
电子天平的最大允许误差是指天平的线性度(或称线性误差),它与天平的准确度等级和称量有关,目的是判定天平的示值误差是否在规程规定的范围之内。在检定时,除按规程要求选取检定点外,还应根据被检电子天平的e与d关系来确定是否应该对每一被检点采用附加小砝码,寻求数字转换点的方法来找到该检定点的实际模拟值,以确定其示值误差。
2.3天平重复性误差的检定与计算
重复性是描述电子天平在相同的测量条件下,同一载荷多次称量结果之间的差值,是衡量电子天平能否提供一致结果的能力。重复性检定在空载和加载状态下进行,测定次数应根据电子天平准确度级别的不同而异,检定过程及数据处理方法按非自动天平检验规定进行,对e≥5d的电子天平则可以省略用附加小砝码寻求数字转换点进行凑整计算的过程,而直接用天平示值减去砝码质量值来计算重复性误差。对重复性误差可用极差法或标准偏差法来评定,但以极差法常用。
2.4偏载检验(四角误差检验)
进行此项检验,应注意根据使用要求来确定是用满载还是1/3FS作为检验载荷,因为不同的检验载荷最终检验结果是不同的。同时非自动天平检验规定要求:标准天平四角误差等于最大值与最小值之差:而非标准天平等于各点修正后的示值误差中的最大者,但规程允许用各点的示值与中心点的示值之差的最大者作为四角误差来简化检定程序。在实际检定工作中,根据实际情况灵活操作。
2.5电子天平配衡功能的检查
对于新购置的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。
3.电子天平的校正
衡量一台电子衡器合格与否,还需综合考虑其它技术指标的。因存放时间较长,位置移动,环境变化或为获得精确测量,电子衡器在使用前一般都应进行校正操作。校正方法分内部校正和外部校正两种。目前市场流通校正方法多种多样,各个电子衡器生产厂家对此方面的研发各不相同,都在朝着着便于用户操作方向发展。通常厂家在说明书中均有详细操作步骤,因为电子衡器的校正较为专业,如果不仔细研读说明书很容易忽略.校准方法分为内校准和外校准两种。校准前的准备:
(1)天平已处于水平状态。
(2)按说明书的要求进行预热。
(3)天平秤盘上无物品。
(4)关闭挡风窗,在天平置零的情况下进行。
下面以慈溪天东衡器厂的HX型电子天平为例说明如何对天平进行外校准。方法:轻按CAL键当显示器出现CAL-时,即松手,显示器就出现CAL-100其中“100”为闪烁码,表示校准砝码需用100g的标准砝码。此时就把准备好“100g”校准砝码放上称盘,显示器即出现“——”等待状态,经较长时间后显示器出现100.000g,拿去校准砝码,显示器应出现0.000g,若出现不是为零,则再清零,再重复以上校准操作。
天平是质量量值传递的关键,电子天平的检定是电子天平计量性能的前提,而电子天平的校准又为精密的质量控制提供了重要保障。为了使电子天平获得更高等级的精确度,必须参照国家计量检定规程,按着电子天平的综合性能特性来进行检定。
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