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(dāng)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(zhǔn)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(zhǔn)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(dá)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(dá)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。
電子天平明確了實際標(biāo)尺分度值d,而未標(biāo)明它的檢定分度值e,這對于使用者來說會誤以為d=e,認(rèn)為電子天平能分辨出最小的值就是它本身能夠稱量的準(zhǔn)確數(shù)值。
而對于計量檢定人員來講,確定電子天平的檢定標(biāo)尺分度值e非常關(guān)鍵,因為e是用來評定其準(zhǔn)確度級別以及最大允許誤差的依據(jù):在計量檢定中若各項參數(shù)指標(biāo)的最大示值誤差均不大于1d,我們確定e=d;如果各項參數(shù)指標(biāo)最大示值誤差均小于10d,我們確定e=l0d。
有時還需根據(jù)具體情況而定,比如當(dāng)d:0.2mg時,e=5d;d:0.5mg時,e=2d。
總之,在對檢定標(biāo)尺分度值的劃分上應(yīng)按照以下形式:l×l0k或2×10k或5×10kk為正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零)。我們把除了e=d以外的情況都?xì)w為≠d,其中以e=l0d較為常見。以下是根據(jù)檢定分度值e來對電子天平進行等級劃分及其最大允許誤差的歸納總結(jié)。
天平的使用方法
1.檢查并調(diào)整天平至水平位置。
2.事先檢查電源電壓是否匹配(必要時配置穩(wěn)壓器),按儀器要求通電預(yù)熱至所需時間。
3.預(yù)熱足夠時間后打開天平開關(guān),天平則自動進行靈敏度及零點調(diào)節(jié)。待穩(wěn)定標(biāo)志顯示后,可進行正式稱量。
4.稱量時將潔凈稱量瓶或稱量紙置于稱盤上,關(guān)上側(cè)門,輕按一下去皮鍵,天平將自動校對零點,然后逐漸加入待稱物質(zhì),直到所需重量為止。
5.被稱物質(zhì)的重量是顯示屏左下角出現(xiàn)“→”標(biāo)志時,顯示屏所顯示的實際數(shù)值。
6.稱量結(jié)束應(yīng)及時除去稱量瓶(紙),關(guān)上側(cè)門,切斷電源,并做好使用情況登記。
注意事項:
1)為正確使用天平,請您熟悉天平的幾種狀態(tài)。
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。
顯示器左上角出現(xiàn)菱形標(biāo)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(yán)格校準(zhǔn),故不可輕易移動天平,否則校準(zhǔn)工作需重新進行。
3)嚴(yán)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。
梅特勒電子分析天平作為實驗室常用的一款儀器,在使用中難免會出現(xiàn)一些小問題,那么這些問題該如何來解決呢?
1、天平擺動受阻的原因及解決方法:
(1)盤托卡住不能下降。取下稱盤,取出盤托,用干布或干紙擦凈后,涂上機油,再進行安裝使用。
(2)內(nèi)外阻尼器相碰或有輕微摩擦。
?、贆z查天平是否處于水平狀態(tài);
?、诟鶕?jù)“左一右二”的原則,查看內(nèi)阻尼器是否放錯;
③從天平頂部觀察內(nèi)外阻尼器四周的空隙,如大小不勻,應(yīng)取下稱盤及吊耳,將內(nèi)阻尼器轉(zhuǎn)180°再試用。
?、苋缟鲜稣{(diào)節(jié)沒有效果,可輕輕的旋松固定外阻尼器的螺絲,從天平頂部觀察,以內(nèi)阻尼器為標(biāo)準(zhǔn),移動外阻尼器的位置,直至內(nèi)外阻尼器不再摩擦,擰緊螺絲。
2、吊耳偏側(cè)或脫落
吊耳脫落的情況一般是由于開、關(guān)天平太快引起的,將吊耳小心的重新放上,就可使用。如吊耳安放不平穩(wěn),左右偏側(cè),也會導(dǎo)致脫落的情況,可用尖嘴鉗把橫托架末端的小支柱下部的螺絲放松,將小支柱向左或向右移動,再擰緊螺絲后,進行實驗,直到不再偏側(cè)為止。若吊耳前后跳動,可用撥棍插入小支柱上部孔中轉(zhuǎn)動,調(diào)節(jié)至小支柱的高度相同為止。
3、盤托高低不適當(dāng)
盤托過高,關(guān)閉天平時,稱盤向上抬起,有時引起吊耳脫落;盤脫過低,關(guān)閉天平后,稱盤仍自由擺動??扇∠路Q盤,取出盤托,調(diào)節(jié)盤托下面桿上螺絲的位置以改變盤托高度至合適。