电子天平原理电子天平用于称量物体质量.docx

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1、电子天平原理电子天平，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。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。分类一、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MetUer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

2、50g,其分度值小于（最大）称量的10-5,如MettIer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

3、电子天平：这类电子天平是准确度级别为级的电子天平的统称。选购电子天平如何选择电子天平？选择电子天平应该从电子天平的绝对精度（分度值e）上去考虑是否符合称量的精度要求。如选0.1mg精度的天平或0.01mg精度的天平，切忌不可笼统地说要万分之一或十万分之一精度的天平，因为国外有些厂家是用相对精度来衡量天平的，否则买来的天平无法满足用户的需要。例如在实际工作中遇到这样一个情况，用一台实际标尺分度值d为Img,检定标尺分度值e为IOmg,最大称量为200g的Mettler电子天平，用来称量7mg的物体，这样是不能得出准确结果的：在JJG98-90非自动天平试行检定规程中规定，最大允许误差与检定标尺分

4、度值“e”为同一数量级，此台天平的最大允许误差为Ie,显然不能称量7mg的物体；称量15mg的物体用此类天平也不是最佳选择，因为其测试结果的相对误差会很大，应选择更高一级的天平，有的厂家在出厂时已规定了最小称量的数值。因此我们在选购及使用电子天平时必须考虑精度等级。对称量范围的要求：选择电子天平除了看其精度，还应看最大称量是否满足量程的需要。通常取最大载荷加少许保险系数即可，也就是常用载荷再放宽一些即可，不是越大越好。校准（使用前一定要仔细阅读说明书），在检定（测试）中我们发现，对天平进行首次计量测试时误差较大，究其原因，相当一部分仪器，在较长的时间间隔内未进行校准，而且认为天平显示零位便可直

5、接称量。（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）。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操作。校准方法分为内校准和外校准两种。德国生产的赛多利斯，瑞士产的梅特勒，上海产的“JA”等系列电子天平均有校准装置。如果使用前不仔细阅读说明书很容易忽略“校准”操作，造成较大称量误差。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-IOO其中“1

6、00”为闪烁码，表示校准祛码需用IOOg的标准祛码。此时就把准备好100g”校准硅码放上称盘，显示器即出现等待状态，经较长时间后显示器出现100.000g,拿去校准祛码，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。（注意：为了得到准确的校准结果最好重复以上校准操作步骤两次。）以瑞士MettlelToledoAG系列电子天平为例说明如何进行天平内校准。方法如下：天平置零位，然后持续按住“CAL”键直到CALint出现为止，下述情况将在校准时显示：天平置零、内部校准磋码装载完毕、天平重新检查零位、天平报告校准过程、天平报告校准完毕、天平自动回复到称重状态。1、有的人认为

7、在电子天平量程范围内称量的物体越重对天平的损害也就越大。这种认识是不完全正确的。一般衡器最大安全载荷是它所能够承受的、不致使其计量性能发生永久性改变的最大静载荷。由于电子天平采用了电磁力自动补偿电路原理，当秤盘加载时（注意不要超过称量范围），电磁力会将秤盘推回到原来的平衡位置，使电磁力与被称物体的重力相平衡，只要在允许范围内称量大小对天平的影响是很小的，不会因长期称重而影响电子天平的准确度。结构原理衡器仪表是指电子衡器中显示被称物的质量和称量状态的仪表，也叫称重显示器。电子衡器仪表原为模拟指示式，由误差放大器、可逆电机、平衡电桥、激励电源、度盘和指针等部分组成，按自动平衡电子电位差计原理工作。

8、它称量速度慢，功能单一，准确度低，现已基本被淘汰。现用称重显示器为数字显示式。电子衡器仪表的构成电子天平数字显示式衡器仪表的品种很多,图1所示是其中的一种。数显器接受处理的是称重传感器输出的电信号。电信号有模拟量也有数字量，最常见的是几至几十亳伏的模拟电压。数显器的电路原理如图2所示。激励电源供给称重传感器工作电源，同时供给AD（模/数）转换单元基准电压,其稳定度一般在0.1%以上。放大单元通常采用测量放大器结构，接受、放大称重传感器的信号。放大倍数一般为数百倍。滤波单元滤掉从机外混入的和放大器自身产生的电噪声。A/D转换单元把模拟量转换成数字量,转换位数通常取二进制数14位以上。数据处理单元

9、是以微处理器为核心,使用外围支持芯片组成的，它在程序的控制下完成采集数据、运算、存贮等一系列操作，处理结果送到相应接口上。显示单元以数字或文字、图表等形式显示出称量值和称量状态，并可通过接口与外部设备联络。数显衡器仪表的性能包括计量性能、功能、环境适应能力、安全性和可靠性5个方面。与通用的数字衡器称重仪表相比,数显器具有5个特点：自带传感器激励电源，使用方便;采用比率型A/D转换和倍频技术,计量性能中的长期稳定性好;水分测量仪，红外线水分仪，水分测定仪，水分测试仪，水分检测仪，水分测试仪，含水率测试仪，软件能真切地仿真振动、空秤变动、物料落差等称量特征，显示快、准、稳;机内有空秤置零、零点跟踪

10、、定标、最大秤量、分度位等参数的设定单元，改定方便，通用性强;带输出接口，能够联接多种外部设备，方便地实现系统控制。准确度等级国际法制计量组织(OlML)3号建议规定，非自动衡器按准确度级别划分为4个等级。按配用衡器的级别，中国将电子衡器仪表也划分为4个等级,并分别冠以与电子衡器对应的级别代号：I、II、III、IVo每个级别的衡器仪表的计量最大允许误差为对应级别衡器允许误差的0.7倍。仪表架构其实很简单，一个电源为全部器件供电，一个AD部分负责将传感器的模拟信号放大，模数转换到数字信号，一个中央处理器，也就是常说的单片机(MCU),来处理AD部分读取到的重量信号，进行一系列的换算处理，最好译

11、码为可显示阅读的信号，显示在显示屏上，同时一般还有键盘电路，来接受用户的一些操控，很多仪表还带有并行打印口，微打驱动，RS232或RS485接口与上位机或其它仪表互联通讯，还有数字电流环接口，以连接大屏幕，另外工业控制用的很多仪表带有420mA电流环接口，以配接PLC。高档的还有现场CAN总线或者以太网接口，某些仪表还有USB接口，不过USB由于传输距离太近，在衡器仪表上用途较少，因此也很少有仪表有USB接口。性能指标电子天平的四个性能指标：气场生活中大家在使用电子天平的时候，首先考虑的就是天平的稳定性、天平的灵敏性、天平的正确性和天平示值的不变性。所谓的稳定性就是指天平精度的稳定性；而灵敏度

12、就是指天平读数的反应快慢，在这方面电子天平较机械天平具有更高的灵敏度；正确性就是指其读数的准确性；而不变性就是指天平读数的稳定性，即天平读数的浮动范围，浮动范围越小，说明其不变性越好。一、电子天平示值的不变性：电子天平示值的不变性，是指天平在相同条件下，多次测定同一物体，所得测定结果的一致程度。对于电子天平，依然有天平示值的不变性，比如对电子天平重复性，再现性的控制，对电子天平零位及回零误差的控制，对电子天平空载或加载时，电子天平在规定时间的电子天平示值漂移的控制。二、电子天平的正确性：电子天平的正确性，就是天平示值的正确性，它表示天平示值接近真值的能力；从误差角度来看，天平的正确性，就是反映

13、天平示值的系统误差大小的程度。三、电子天平的灵敏性：电子天平的灵敏性，就是天平能觉察出放在天平衡量盘上的物体质量改变量的能力。电子天平的灵敏性，可以通过角灵敏度，或线灵敏度，或分度灵敏度，或数字(分度)灵敏度来表示。对于电子天平，主要是通过分度灵敏度，或数字灵敏度来表示的。天平能觉察出来的质量改变量越小，则说明天平越灵敏，可见对于电子天平来说，天平的灵敏度依然是判定天平优劣的重要性能之一。四、电子天平的稳定性：电子天平的稳定性，就是指天平在其受到扰动后，能够自动回到它们的初始平衡位置的能力。对于电子天平来说，其平衡位置总是通过模拟指示或数字指示的示值来表现的，所以，一旦对电子天平施加某一瞬时的

14、干扰，虽然示值发生了变化，但干扰消除后，天平又能回复到原来的示值，则我们称该电子天平是稳定的。一台电子天平，其天平的稳定性是天平可以使用的首要判定条件，不具备天平稳定性的电子天平根本不能使用。维护保养1、将天平置于稳定的工作台上避免振动、气流及阳光照射电子天平2、在使用前调整水平仪气泡至中间位置。3、电子天平应按说明书的要求进行预热。4、称量易挥发和具有腐蚀性的物品时，要盛放在密闭的容器中，以免腐蚀和损坏电子天平。5、经常对电子天平进行自校或定期外校，保证其处于最佳状态。6、如果电子天平出现故障应及时检修，不可带“病”工作。7、操作天平不可过载使用以免损坏天平。8、若长期不用电子天平时应暂时收

15、藏为好。2.天平祛码维护与保养：2.1. 分析天平应按计量部门规定定期校正，并有专人保管，负责维护保养。2.2. 天平内应放置干燥剂，常用变色硅胶，应定期更换。2.3. 称量不得超过天平的最大载荷。注意事项因为天平祛码一般精度都比较高，对环境及操作要求也比较多，日常使用的时候应该注意哪些问题，该如何延长电子分析天平的使用寿命。1.1 天平祛码不要放置在空调器下的边台上。搬动过的电子分析天平必须重新校正好水平，并对天平的计量性能作全面检查无误后才可使用。1.2 称取吸湿性、挥发性或腐蚀性物品时，应用称量瓶盖紧后称量，且尽量快速，注意不要将被称物（特别腐蚀性物品）洒落在称盘或底板上；称量完毕，被称

16、物及时带离天平，并搞好称量室的卫生。1.3 同一个实验应使用同一台天平进行称量，以免因称量而产生误差。计量检定利用电磁力平衡重力原理制成的天平称之为电子天平。随着实验室应用的越来越普遍，电子天平其测量的准确性、可靠性也就愈为重要。早在1991年国家颁布实施的JJG98-90非自动天平计量检定规程（试行）中，对电子天平计量检定的描述比较笼统，可操作性欠佳，这样使得从事电子天平计量检定工作的人员，在对规程的理解上并不十分透彻。尤其在评判一个电子天平的“合格与否”所掌握的尺度上不尽相同，使得仪器测量的准确性、参数的可靠性不能得到保证。为使电子天平在实际应用中的质量得到有效控制，本文就电子天平的计量检定以及应注意的问题与大家共同探讨。如何对电子天平进行分级和判定其各项允差：2013年以前