電子天平采用了現(xiàn)代電子控制技術(shù),利用電磁力平衡原理實現(xiàn)稱重。即測量物體時采用電磁力與被測物體重力相平衡的原理實現(xiàn)測量,當稱盤上的加上或除去被稱物時,天平則產(chǎn)生不平衡狀態(tài),此時可以通過位置檢測器檢測到線圈在磁鋼中的瞬間位移,經(jīng)過電磁力自動補償電路使其電流變化以數(shù)字方式顯示出被測物體重量。天平的在使用的過程中會受到所處環(huán)境溫度、氣流、震動、電磁干擾等因素影響,因此我們要盡量避免或減少在這些環(huán)境下使用。
與其他種類的天平不同,電子天平應(yīng)用了現(xiàn)代電子控制技術(shù)進行稱量,無論采用何種控制方式和電路結(jié)構(gòu),其稱量依據(jù)都是電磁力平衡原理。其特點是稱量準確可靠,顯示快速清晰并且具有自動檢測系統(tǒng)、簡便的自動校準裝置和超載保護等裝置。
電子天平的重要特點是在測量被測物體的質(zhì)量時不用測量砝碼的重力,而是采用電磁力與被測物體的重力相平衡的原理來測量的。秤盤通過支架連桿與線圈連接,線圈置于磁場內(nèi)。在稱量范圍內(nèi)時,被測重物的重力mg通過連桿支架作用于線圈上,這時在磁場中若有電流通過,線圈將產(chǎn)生一個電磁力F,方向向上,可用下式表示:F=KBLI
其中K為常數(shù)(與使用單位有關(guān)),B為磁感應(yīng)強度,L為線圈導(dǎo)線的長度,I為通過線圈導(dǎo)線的電流強度。電磁力F和秤盤上被測物體重力mg大小相等、方向相反而達到平衡,同時在彈性簧片的作用下使秤盤支架回復(fù)到原來的位置。即處在磁場中的通電線圈,流經(jīng)其內(nèi)部的電流I與被測物體的質(zhì)量成正比,只要測出電流I即可知道物體的質(zhì)量m。
若稱盤上的加上或除去被稱物時,電子天平則產(chǎn)生不平衡狀態(tài),通過位置檢測器檢測到線圈在磁鋼中的瞬態(tài)位移,經(jīng)PID調(diào)節(jié)器和前置放大器產(chǎn)生一個變化量輸出,經(jīng)過一系列處理使流經(jīng)線圈的電流發(fā)生變化,這樣使電磁力也隨之變化并與被測物相抵消從而使線圈回到原來的位置,達到新的平衡狀態(tài)。這就是電子天平的電磁力自動補償電路原理。電流的變化則通過數(shù)字顯示出被稱物體的質(zhì)量。
天平在使用過程中,其傳感器和電路在工作過程中受溫度影響,或傳感器隨工作時間變化而產(chǎn)生的某些參數(shù)的變化,以及氣流、振動、電磁干擾等環(huán)境因素的影響,都會使電子天平產(chǎn)生漂移,造成測量誤差。其中,氣流、振動、電磁干擾等環(huán)境溫度的影響可以通過對電子天平的使用條件加以約束,將其影響程度減小到最低限度。而溫漂主要是來自環(huán)境溫度的影響和天平內(nèi)部的自身影響,其形成的原因復(fù)雜,產(chǎn)生的漂移大,必須加以抑制。
電子天平的正確使用和保養(yǎng)決定了天子天平的使用壽命。
一、為正確使用天平,應(yīng)簡單了解以下三點:
1、應(yīng)該熟悉天平的幾種狀態(tài):a:顯示器右上角顯示O:表示顯示器處于關(guān)斷狀態(tài)。顯示器左下角顯示O:表示儀器處于待機狀態(tài),可進行稱量;c:顯示器左上角出現(xiàn)菱形標志:表示儀器的微處理器正在執(zhí)行某個功能,此時不接受其他任務(wù)。
2、天平在安裝時已經(jīng)過嚴格校準,故不可輕易移動天平,否則校準工作需重新進行。
3、嚴禁不使用稱量紙直接稱量!每次稱量后,請清潔天平,避免對天平造成污染而影響稱量精度,以及影響他人的工作
二、電子天平在使用中,應(yīng)正確使用及保養(yǎng):
1、稱量前應(yīng)檢查天平是否正常,是否處于水平位置,玻璃框內(nèi)外是否清潔。
2、稱量物不能超過天平負載,不能稱量熱的物體或有腐蝕性或吸濕性物體必須放在密閉容器中稱量。
3、同一化學(xué)試驗中的所有稱量,應(yīng)自始至終使用同一架天平,使用不同天平會造成誤差。
4、每架天平都配有固定的砝碼,不能錯用其他天平的砝碼;保持砝碼清潔干燥,砝碼用鑷子夾取,不能用手拿,用完放回砝碼盒內(nèi)。
5、稱量完畢,應(yīng)檢查天平梁是否托起,砝碼是否已歸位,指數(shù)盤是否轉(zhuǎn)到"0",電源是否切斷,邊門是否關(guān)好。最后蓋好天平防護罩,填寫使用記錄。
6、經(jīng)常保持天平內(nèi)部清潔,必要時用軟毛刷或綢布抹凈或用無水乙醇擦凈。
7、天平內(nèi)應(yīng)放置干燥劑。稱量不得超過天平的最大量程荷載。
8、分析天平應(yīng)按計量部門規(guī)定定期校正,并有專人保管,負責(zé)維護保養(yǎng)。
a、天平的砝碼不要放置在空調(diào)器下的邊臺上。假如需要搬動天平,天平放置好必須重新校正好水平,并對天平的計量性能等作全面檢查,確認無誤后才可正常使用。
b、稱取吸濕性、揮發(fā)性或腐蝕性物品時,應(yīng)用稱量瓶蓋緊后稱量,且盡量快速,注意不要將被稱物(特別腐蝕性物品)灑落在稱盤或底板上;稱量完畢,被稱物及時帶離天平,并搞好稱量室的衛(wèi)生。
c、同一個實驗應(yīng)使用同一臺天平進行稱量,以免因稱量而產(chǎn)生誤差。
電子天平稱重是實驗室試驗的重要的精密天平,天平稱重作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是獲取*終正確結(jié)果的基礎(chǔ)。操作人員在正確的操作、符后天平使用的環(huán)境等都必須具備。但平時往往由于使用條件的限制,通常我們沒辦法獲得較佳的的稱重環(huán)境,讓我們例舉一下電子天平在以下特殊環(huán)境中的應(yīng)用,也許會對您的工作有所幫助和啟示:
1、在氣流不穩(wěn)定的環(huán)境中的影響
有些用戶的稱量環(huán)境很容易受到不穩(wěn)定氣流的影響,比如:有人員頻繁出入、在通風(fēng)櫥中進行有毒有害物質(zhì)的稱量等。
目前,在避免稱量氣流干擾方面,又有了新的應(yīng)對方案:有些用戶可以使用安全稱重柜swc,它能夠在實驗室天平周圍構(gòu)建一個封閉的區(qū)域環(huán)境,能夠很好的避免空氣或細粉顆粒的溢出,安全柜內(nèi)氣流進氣速率恒定平穩(wěn)且低湍流,可以充分保證持續(xù)一致和可重復(fù)的稱重結(jié)果。實驗結(jié)束說明,科恩電子天平盡管不帶防風(fēng)罩,可讀性為10mg、100mg的電子天平也能夠有效避免氣流影響。
2、強靜電干擾環(huán)境
在異常干燥的環(huán)境、粉末狀樣品稱重以及濾紙稱重時通常會遇到靜電的干擾,在靜電干擾下,電子天平的讀數(shù)很難穩(wěn)定,讀數(shù)表現(xiàn)為不斷增加或下降,很難獲取精確的稱量結(jié)果。靜電其實就是外界作用下例如摩擦引起的能量(如動能、熱能、化學(xué)能等)變化引發(fā)的原子的正負電荷不平衡的現(xiàn)象。
電子天平使用環(huán)境除了保證有合適的濕度外,有的用戶為盡快導(dǎo)出靜電,使用金屬樣品槽。但有些用戶無法選擇稱量容器,比如進行濾紙稱量的用戶,他們大部分應(yīng)用了特殊的稱量室,比如:特制的金屬、半高稱量室,這樣既可以有效導(dǎo)出靜電又可以降低氣流的影響。
另外,有的用戶使用了外置的除靜電設(shè)備,來避免靜電的干擾,比如:靜電消除筆。靜電消除筆適合于小樣品量的容器和濾紙,此方法經(jīng)濟、有效、方便。有些使用舊型號天平的用戶,稱量樣品量較大,他們使用了離子發(fā)生器來屏蔽靜電荷。而使用模塊化cubis天平的用戶,則直接使用了背板帶有電極的防風(fēng)罩來形成穩(wěn)定的靜電場,來消除靜電的干擾。