电子技术发展带来了电子天平的不断发展和完善,逐步形成取代机械天平之势。电子天平采用了现代传感器技术、电子技术和微型计算机技术,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。本文从电子天平原理出发,对电子天平的检定与质量控制的关系进行论述。
工作原理
电子天平是利用电磁力或电磁力矩补偿原理,实现被测物体在重力场中的平衡,来获得物体质量并采用数字装置输出结果的衡量仪器。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,由于其结构简单、造价低,但精度有限,在几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,其称量准确可靠、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。
高精度电子天平通常采用电磁力平衡
式传感器,电磁感应式电子天平与电子秤不同。电子天平是利用电磁力平衡的原理进行设计的。根据电磁力公式
其中:F为电磁力;B为磁感应强度;L为受力导线的长度;I为流过导线的电流;θ为通电导体与磁场的夹角。由公式(1)可知,F的大小与B、L、I及sinθ均成正,由于设计好的传感器,其感应线圈的规格尺寸已固定,所以其B、L均不再改变,而θ为90°,故sinθ=1,因此,F的大小与I成对应关系。
电子天平主要组成部分有:电源、电磁力平衡式传感器、光电传感器、键盘和显示器、控制电路。电子天平的基本工作原理是天平空载时,电磁力平衡式传感器处于平衡状态。加载后,感应线圈的位置发生改变。光电传感器中的光敏三极管所接收的光线强度的改变,其输出电流也改变,该变化量经微处理后,控制电磁线圈的电流大小,使电磁力平衡式传感器重新处于平衡状态。同时,微处理器将电磁线圈的电流变化量转变为数字信号,迅速在显示屏上显示出来。
2.电子天平的检定
根据检定规程要求电子天平的检定项目应为4项,检定内容主要包括:外观检查、偏载误差、重复性、示值误差等。但对于日常周期检定来说,主要进行以下几项检定:
2.1 示值误差
电子天平的最大允许误差是指天平的线性度(或称线性误差),它与天平的准确度等级和称量有关,目的是判定天平的示值误差是否在规程规定的范围之内。在检定时,根据规程分段进行检定。
2.2 重复性误差
重复性是描述电子天平同一载荷多次称量结果之间的差值,是衡量电子天平能否提供一致结果的能力。重复性检定的试验载荷选取80%~100%最大秤量的单个砝码,测试次数不少于6次。
2.3 偏载误差
试验选取1/3(最大秤量+最大加法除皮效果)的砝码。优选个数较少的砝码。多个砝码可以叠加。多个砝码应均匀分布在测量区域,单个砝码放在测量区域的中心位置。
3.电子天平的校正
因存放时间较长,位置移动,环境变化或为获得精确测量,天平在使用前一般都应进行校准。(需要指出的是,电子天平开机显示零点,不能说明天平称量的数据准确度符合测试标准,只能说明天平零位稳定性合格。因为衡量一台天平合格与否,还需综合考虑其它技术指标的符合性)。校准方法分为内校准和外校准两种。目前各个电子衡器生产厂家对此方面的研发各不相同,都在朝着着便于用户操作方向发展。通常厂家在说明书中均有详细操作步骤,在使用前应仔细研读说明
书。校准前的准备:
(1)天平已处于水平状态。
(2)按说明书的要求进行预热。
(3)天平秤盘上无物品。
(4)关闭挡风窗,在天平置零的情况下进行。
下面以上海天平仪器厂JA1203型电子天平为例说明如何对天平进行外校准。方法:轻按CAL键当显示器出现CAL-时,即松手,显示器就出现CAL-100其中“100”为闪烁码,表示校准砝码需用100g的标准砝码。此时就把准备好“100g”校准砝码放上称盘,显示器即出现"----"等待状态,经较长时间后显示器出现100.000g,拿去校准砝码,显示器应出现0.000g,若出现不是为零,则再清零,再重复以上校准操作。