瑞克龙电子科技（昆山）有限公司

     长期 以来 , 应用杠杆原理把被测物与已知 质量的祛码进行力学平衡测量 , 一直是质量测 量的主要方法 . 但采用杠杆原理的分析天平 , 存 在着许多缺点 . 现在 , 微克量级的电子分析天 平 已在科学计量 、 工业生产和 实验室领域开始 被广泛使用 , 因此 , 我们对电子分析天平的工 作原理 、 结构和使用作一介绍 , 以供实验教学参考

称重仪器尤其是电子称重仪器的发展水平已成为衡量一个国家科学技术水平和工业发达程度的重要标志。电子分析天平是集传感器技术、模拟电子技术和微处理器技术于一体的综合产物,具有自动校准、自动显示、去皮、自动数据输出、自动故障检测、超载保护等多种功能,是广泛应用于实验室、医药、国防等领域的质量计量标准器具。由于材料制造与热处理工艺基础差,精密加工精度低,装配技术落后,电磁力平衡传感器理论基础缺乏,后续信息处理及补偿方法的开发与应用欠缺,国内厂家生产的电子天平与较高水平还有一定的差距,要想赶超较高水平仍然需要克服重重技术困难,特别是漂移机理分析不全面,采取繁琐落后的硬件补偿方法等这些因素都不利于电子分析天平计量性能的提高。本文针对国内电子分析天平温度和时间引起的漂移量大,稳定性差的问题,主要展开了如下几个方面的工作:,全面介绍国内外电子分析天平*技术和目前达到的技术指标,阐述脉宽调制式电子分析天平称量原理,说明本课题研究的背景及意义;首先介绍电子分析天平温漂概念,然后深入分析电子分析天平温度敏感元件永磁体、线圈、电压基准、取样电阻以及机械称重结构的温度特性,后着重对基于ANSYS的电子分析天平磁路结构进行温度场仿真与结果分析

电子分析天平的工作原理

如图 1 所示 , 使用天平时 , 在空载状态下接通电源 , 天平下端线圈中会有标准电流通过 , 产生电磁力 F , 使天平处于平衡位置 (零点 ) . 其 中线圈通 电后横梁的位置改变量是 由接收发光 二极管和 差动变压器进行测量 一 在平衡状态下 , 当天平托盘放上待测物时 , 横梁发生倾斜 , 则位置检测器产生不平衡信号 , 传给天平底部的一个内部检别电路 . 该 电路即产生补偿 电流流过线圈 , 并产生更大的电磁力 , 以维持天平的平衡 .直到不平衡信号消失 , 天平则重新处于平衡状态.这时流过线圈的电流 与天平在空载平衡时流过 的电流存在一个增值 , 这个增值与 电磁力 F 成严格的比例关系 , 也就与待测物重力成正比例 , 所以可用这个电流增值大小来表示待测物的质量 .

如图 2 所示 , 为了实现数字显示 的 目的 , 线 圈中的 电流增值必须流经 电阻转变为 电压信 号 , 再经放大 、滤波等信号处理后 , 进行模/数 转换 . 电流模拟信号变换成数字信号后 , 再经微机处理 , 终在显示器上显示 出质量值 .

概括来说 , 电磁力平衡式电子分析天平是 把待测物的质量通过 电磁力平衡原理变换为电 流检测 , 再经电流 / 电压变换 、 模 /数转换和 数 字化运算处理 , 用数字显示待测物的质量值 .

浅谈G&G双杰分析天平原理

G&G双杰两种分析天平称衡物体质且的比较

1) 用电光分析天平称衡 在室温为 14 . 3℃时 , 用 2 5m l 的比重瓶装 满乙醇 ( 比重瓶上端毛细管开口 ) , 放在天平称量过程中 , 乙醇质量由于不断少量蒸发而减少 , 每隔 l m in 测一次 , 测量结果如图 3 所示 .

图 3 开始实验 , 将比重瓶和祛码分别放置于天平两端 , 因质量变化 , 需要操作约 3~ s m in 天 平才趋于平衡. 在天平平衡后仍会有微小的震 动 , 且在每次加减祛码时都会使天平不稳定 , 导 致光标左右漂移较大 , 而无法读数 .

2) 用电子分析天平称衡在同样条件下用电子分析天平称衡 , 测量结果如图 4 所示 . 开始实验 , 将比重瓶放置在电子分析天平的 托盘上 , 至稳定用时约 2~ 3 5 , 而且稳定性很好 , 显示示数不会漂移 , 读数方便 , 可以连续测量 .

G&G双杰电子分析天平的优点

从两种天平测量装满挥发性液体的比重瓶质量的结果 , 可以看出电子分析天平的优点 : l) 待测物的质量用数字显示 , 而且从称量 到显示出结果的整个过程非常迅速 , 约 2~ 3 5 , 避免了烦琐的操作程序 , 且质量测量的准确度 较高 . 这是它便于使用. 2) 有数据输出功能 , 可与计算机连接 , 利 用计算机在线测量 . 3) 维修、 校准非常简单 .

浅谈G&G双杰分析天平原理