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。
电子天平明确了实际标尺分度值d,而未标明它的检定分度值e,这对于使用者来说会误以为d=e,认为电子天平能分辨出最小的值就是它本身能够称量的准确数值。
而对于计量检定人员来讲,确定电子天平的检定标尺分度值e非常关键,因为e是用来评定其准确度级别以及最大允许误差的依据:在计量检定中若各项参数指标的最大示值误差均不大于1d,我们确定e=d;如果各项参数指标最大示值误差均小于10d,我们确定e=l0d。
有时还需根据具体情况而定,比如当d:0.2mg时,e=5d;d:0.5mg时,e=2d。
总之,在对检定标尺分度值的划分上应按照以下形式:l×l0k或2×10k或5×10kk为正整数、负整数或零)。我们把除了e=d以外的情况都归为≠d,其中以e=l0d较为常见。以下是根据检定分度值e来对电子天平进行等级划分及其最大允许误差的归纳总结。
天平的使用方法
1.检查并调整天平至水平位置。
2.事先检查电源电压是否匹配(必要时配置稳压器),按仪器要求通电预热至所需时间。
3.预热足够时间后打开天平开关,天平则自动进行灵敏度及零点调节。待稳定标志显示后,可进行正式称量。
4.称量时将洁净称量瓶或称量纸置于称盘上,关上侧门,轻按一下去皮键,天平将自动校对零点,然后逐渐加入待称物质,直到所需重量为止。
5.被称物质的重量是显示屏左下角出现“→”标志时,显示屏所显示的实际数值。
6.称量结束应及时除去称量瓶(纸),关上侧门,切断电源,并做好使用情况登记。
注意事项:
1)为正确使用天平,请您熟悉天平的几种状态。
显示器右上角显示O:表示显示器处于关断状态。
显示器左下角显示O:表示仪器处于待机状态,可进行称量。
显示器左上角出现菱形标志:表示仪器的微处理器正在执行某个功能,此时不接受其他任务。
2)天平在安装时已经过严格校准,故不可轻易移动天平,否则校准工作需重新进行。
3)严禁不使用称量纸直接称量,每次称量后,请清洁天平,避免对天平造成污染而影响称量精度,以及影响他人的工作。
梅特勒电子分析天平作为实验室常用的一款仪器,在使用中难免会出现一些小问题,那么这些问题该如何来解决呢?
1、天平摆动受阻的原因及解决方法:
(1)盘托卡住不能下降。取下称盘,取出盘托,用干布或干纸擦净后,涂上机油,再进行安装使用。
(2)内外阻尼器相碰或有轻微摩擦。
①检查天平是否处于水平状态;
②根据“左一右二”的原则,查看内阻尼器是否放错;
③从天平顶部观察内外阻尼器四周的空隙,如大小不匀,应取下称盘及吊耳,将内阻尼器转180°再试用。
④如上述调节没有效果,可轻轻的旋松固定外阻尼器的螺丝,从天平顶部观察,以内阻尼器为标准,移动外阻尼器的位置,直至内外阻尼器不再摩擦,拧紧螺丝。
2、吊耳偏侧或脱落
吊耳脱落的情况一般是由于开、关天平太快引起的,将吊耳小心的重新放上,就可使用。如吊耳安放不平稳,左右偏侧,也会导致脱落的情况,可用尖嘴钳把横托架末端的小支柱下部的螺丝放松,将小支柱向左或向右移动,再拧紧螺丝后,进行实验,直到不再偏侧为止。若吊耳前后跳动,可用拨棍插入小支柱上部孔中转动,调节至小支柱的高度相同为止。
3、盘托高低不适当
盘托过高,关闭天平时,称盘向上抬起,有时引起吊耳脱落;盘脱过低,关闭天平后,称盘仍自由摆动。可取下称盘,取出盘托,调节盘托下面杆上螺丝的位置以改变盘托高度至合适。