电子天平是天平中较新发展的一类天平,是化学实验室常用称量仪器之一。它具有称量快捷,使用方法简便等优点。电子天平种类划分目前使用的主要有顶部承载式和底部承载式两种。顶部承载式电子天平是较早研制的电子天平,它是根据磁力补偿原理制造的。电子分析天平是电子天平的一类。
电子天平,用于称量物体质量。电子天平一般采用应变式传感器、电容式传感器、电磁平衡式传感器。应变式传感器,结构简单、造价低,但精度有限,目前不能做到很高精度;电容式传感器称量速度快,性价比较高,但也不能达到很高精度;采用电磁平衡传感器的电子天平。其特点是称量准确可靠、显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。
电子天平种类划分:
一、电子天平及其分类按电子天平的精度可分为以下几类:
1、超微量电子天平:超微量天平的最大称量是2至5g,其标尺分度值小于(最大)称量的10-6,如Mettler的UMT2型电子天平等属于超微量电子天平。
2、微量天平:微量天平的称量一般在3至50g,其分度值小于(最大)称量的10-5,如Mettler的AT21型电子天平以及Sartoruis的S4型电子天平。
3、半微量天平:半微量天平的称量一般在20至100g,其分度值小于(最大)称量的10-5,如Mettler的AE50型电子天平和Sartoruis的M25D型电子天平等均属于此类。
4、常量电子天平:此种天平的最大称量一般在100至200g,其分度值小于(最大)称量的10-5,如Mettler的AE200型电子天平和Sartoruis的A120S、A200S型电子天平均属于常量电子天平。
5、分析天平:其实电子分析天平,是常量天平、半微量天平、微量天平和超微量天平的总称。
6、精密电子天平:这类电子天平是准确度级别为Ⅱ级的电子天平的统称。
电子天平,用于称量物体质量。电子天平一般采用应变式传感器、电容式传感器、电磁平衡式传感器。应变式传感器,结构简单、造价低,但精度有限。在2009年前不能做到很高精度;电容式传感器称量速度快,性价比较高,但也不能达到很高精度;采用电磁平衡传感器的电子天平。
天平使用
1、调水平:天平开机前,应观察天平后部水平仪内的水泡是否位于圆环的中央,否则通过天平的地脚螺栓调节,左旋升高,右旋下降。
2、预热:天平在初次接通电源或长时间断电后开机时,至少需要30分钟的预热时间。因此,实验室电子天平在通常情况下,不要经常切断电源。
3、称量:
按下ON/OFF键,接通显示器;
等待仪器自检。当显示器显示零时,自检过程结束,天平可进行称量;
放置称量纸,按显示屏两侧的Tare键去皮,待显示器显示零时,在称量纸加所要称量的试剂称量。
称量完毕,按ON/OFF键,关断显示器。
电子天平操作流程:
1、接通电源并预热使天平处于备用状态。
2、打开天平开关(按操纵杆或开关键),使天平处于零位,否则按去皮键。
3、放上器皿,读取数值并记录,用手按去皮键清零,使天平重新显示为零。
4、在器皿内加人样品至显示所需重量时为止,记录读数,如有打印机可按打印键完成。
5、将器皿连同样品一起拿出。
6、按天平去皮键清零,以备再用。
电子天平维护及保养:
1.称量前应检查天平是否正常,是否处于水平位置。
2.称量物不能直接放在称量盘内,根据称量物的不同性质,可放在纸片、表面皿或称量瓶内,不能称超过天平最大栽重量的物体。
3.称量前,必须用软毛刷清扫天平,然后检查天平是否水平和调整天平的零点。
4.仪器预热:插上电源,按下仪器电源开关。
其特点是称量准确可靠、显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。
电子天平采用了现代电子控制技术,利用电磁力平衡原理实现称重。即测量物体时采用电磁力与被测物体重力相平衡的原理实现测量,当称盘上的加上或除去被称物时,天平则产生不平衡状态,此时可以通过位置检测器检测到线圈在磁钢中的瞬间位移,经过电磁力自动补偿电路使其电流变化以数字方式显示出被测物体重量。天平的在使用的过程中会受到所处环境温度、气流、震动、电磁干扰等因素影响,因此我们要尽量避免或减少在这些环境下使用。
与其他种类的天平不同,电子天平应用了现代电子控制技术进行称量,无论采用何种控制方式和电路结构,其称量依据都是电磁力平衡原理。其特点是称量准确可靠,显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置和超载保护等装置。
电子天平的重要特点是在测量被测物体的质量时不用测量砝码的重力,而是采用电磁力与被测物体的重力相平衡的原理来测量的。秤盘通过支架连杆与线圈连接,线圈置于磁场内。在称量范围内时,被测重物的重力mg通过连杆支架作用于线圈上,这时在磁场中若有电流通过,线圈将产生一个电磁力F,方向向上,可用下式表示:F=KBLI
其中K为常数(与使用单位有关),B为磁感应强度,L为线圈导线的长度,I为通过线圈导线的电流强度。电磁力F和秤盘上被测物体重力mg大小相等、方向相反而达到平衡,同时在弹性簧片的作用下使秤盘支架回复到原来的位置。即处在磁场中的通电线圈,流经其内部的电流I与被测物体的质量成正比,只要测出电流I即可知道物体的质量m。
若称盘上的加上或除去被称物时,电子天平则产生不平衡状态,通过位置检测器检测到线圈在磁钢中的瞬态位移,经PID调节器和前置放大器产生一个变化量输出,经过一系列处理使流经线圈的电流发生变化,这样使电磁力也随之变化并与被测物相抵消从而使线圈回到原来的位置,达到新的平衡状态。这就是电子天平的电磁力自动补偿电路原理。电流的变化则通过数字显示出被称物体的质量。
天平在使用过程中,其传感器和电路在工作过程中受温度影响,或传感器随工作时间变化而产生的某些参数的变化,以及气流、振动、电磁干扰等环境因素的影响,都会使电子天平产生漂移,造成测量误差。其中,气流、振动、电磁干扰等环境温度的影响可以通过对电子天平的使用条件加以约束,将其影响程度减小到最低限度。而温漂主要是来自环境温度的影响和天平内部的自身影响,其形成的原因复杂,产生的漂移大,必须加以抑制。
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