1.原理和結(jié)構(gòu)
電子天平是最新一代的夭平。它是利用電子裝置完成電磁力補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié),使物體在重力場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)力的平街,或通過電磁力矩的調(diào)節(jié),使物體在重力場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)力矩的平衡。常見電子天平的結(jié)構(gòu)都是機(jī)電結(jié)合式的,由我荷接受與傳通裝置、測(cè)量與補(bǔ)償裝置等部件組成.可分成頂部承載式和底部承載式兩類。
電子天平的控制方式和電路結(jié)構(gòu)有多種形式,但其稱量依據(jù)都是電磁力平衡原理。現(xiàn)以上海天平儀器廠生產(chǎn)的MD系列電子天平(見圖2-28)為例,加以說明。
根據(jù)電磁基本理論,通電的導(dǎo)線在磁場(chǎng)中將產(chǎn)生電磁力或稱安培力。力的方向、磁場(chǎng)方向、電流方向三者互相垂直。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度不變時(shí),產(chǎn)生電磁力的大小與流過線國(guó)的電流強(qiáng)度成正比。
秤盤通過支架連桿與線圈相連,線圈置于磁場(chǎng)中,且與磁力線垂直。秤盤及被稱物體,采用彈費(fèi)片支承,秤盤及被稱物的重力通過連桿支架作用于線圈上,方向向下。線國(guó)內(nèi)有電流通過,產(chǎn)生一個(gè)向上作用的電磁力,與秤盤重力方向相反。若以適當(dāng)?shù)碾娏髁鬟^線圈,使產(chǎn)生的電磁力大小正好與重力大小相等,則二力大小相等,方向相反,處于平衡狀態(tài),位移傳感器處于預(yù)定的中心位置。當(dāng)秤盤上的物體質(zhì)量發(fā)生變化時(shí),位移傳感器檢出位移信號(hào),經(jīng)調(diào)節(jié)器和放大器改變線圈的電流,直至位移傳感器回到中心位置為止。通過線圈的電流與被稱物的質(zhì)量成正比,可以用數(shù)字的形式顯示出物體的質(zhì)量.
單模塊傳感器制造技術(shù)始于20世紀(jì)90年代初,該項(xiàng)新技術(shù)已成功地應(yīng)用于電子天平中。最新一代單模塊傳感器,運(yùn)用當(dāng)今最先進(jìn)的高精度電火花線切割加工技術(shù),選用高強(qiáng)度的航空鋁合金材料。它不但大大減少了零部件的個(gè)數(shù),更使新一代單模塊傳感器天平的最高分辨率達(dá)1/2000,是同級(jí)傳統(tǒng)電磁力天平的10倍。
最新一代單模塊傳.感器具有很強(qiáng)的過載保護(hù)能力,并且具有防側(cè)面沖擊的安全鎖定裝置,天平抗瞬間沖擊力高達(dá)100kg,因而使采用該項(xiàng)技術(shù)的天平的開箱合格率大大提高。
此外,釆用該傳感器的夭平維修相當(dāng)方便,且費(fèi)用較低。
上海第二天平儀器廠生產(chǎn)的電子天平介紹如下。
(1)MA系列電子分析天平：適用于高精度稱量分析之用。其型號(hào)規(guī)格見表2-52。
此天平帶自動(dòng)校正,故障自査,去皮等智能化功能,含RS232輸出接口。
(2)MP系列上皿式精密電子天平：其型號(hào)規(guī)格見表2-53。
帶上下限報(bào)書,計(jì)個(gè)數(shù),百分比運(yùn)算,去皮等功能。
(3)Y系列應(yīng)變片上皿式電子天平：具有反應(yīng)快、體積小、價(jià)格低等特點(diǎn)。其規(guī)格型號(hào)見表2-54.
(4)WP系列微量電子天平：適用做小質(zhì)量分折及傳遞小質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)砝碼之用。其規(guī)格型號(hào)見表2-55。
2.電子天平的特點(diǎn)
(1)電子天平支承點(diǎn)釆用彈簧片,不需要機(jī)械天平的寶石、瑪瑙刀與刀承,取消了升降框的裝置,采用數(shù)字顯示方式代替指針刻度式顯示,以及采用體積小的大集成電路。因此,電子天平具有壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定、靈敏度高、體積小、操作方便、安裝容易和維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
(2)電子天平采用了電磁力平衡原理,稱量時(shí)全量程不用砝碼,放上被稱物后在幾秒鐘內(nèi)達(dá)到平衡,顯示讀數(shù)。有的電子天平采用單片微處理機(jī)控制,更可使稱量速度快、精度高、準(zhǔn)確度好。
(3)電子天平還具有自動(dòng)校正、累計(jì)稱量、超載指示、故障報(bào)警、自動(dòng)去皮重等功能,使稱量操作更便捷。
(4)電子天平具有質(zhì)量信號(hào)輸出,可以與打印機(jī)、計(jì)算機(jī)聯(lián)用,可以實(shí)現(xiàn)稱量、記錄、打印、計(jì)算等自動(dòng)化。它具有RS232C標(biāo)準(zhǔn)輸出接口。同時(shí)也可以與其他分析儀器聯(lián)用,實(shí)現(xiàn)從樣品稱量、樣品處理、分析檢驗(yàn)到結(jié)果處理、計(jì)算等全過程的自動(dòng)化,大大地提高了生產(chǎn)效率。
上海天平儀器廠生產(chǎn)的,與該廠所產(chǎn)MD、FA等系列電子天平配套的電子天平數(shù)字記錄器,具有定時(shí)打印、稱量單位轉(zhuǎn)換(克、克拉、盎司等互換)、四則運(yùn)算、比率、增減額等混合運(yùn)算、自編記錄數(shù)、累加及百分比等功能,以油墨滾動(dòng)串行打印,印字速度為1.3行/s。
由于電子天平具有以上特點(diǎn),現(xiàn)已在教學(xué)、科研、生產(chǎn)單位中獲得廣泛應(yīng)用。
3.電子天平操作程序
(1)調(diào)水平：調(diào)整地腳螺栓高度,使水平儀內(nèi)空氣氣泡位于圓環(huán)中央。
(2)開機(jī)：接通電源,按開關(guān)鍵l0N/0Ilil直至全屏自檢。
(3)預(yù)熱：天平在初次接通電源或長(zhǎng)時(shí)間斷電之后,至少需要預(yù)熱30min。有的型號(hào)需預(yù)熱2.5h以上。為取得理想的測(cè)量結(jié)果,天平應(yīng)保持在待機(jī)狀態(tài)。
(4)校正：首次使用天平必須進(jìn)行校正,按校正鍵四,天平將顯示所需校正砝碼質(zhì)量,放上砝碼直至出現(xiàn)g,校正結(jié)束。
(5)稱量：使用除皮鍵四,除皮清零。放置樣品進(jìn)行稱量。
(6)關(guān)機(jī)：天平應(yīng)一直保持通電狀態(tài)(24h),不使用時(shí)將開關(guān)鍵關(guān)至待機(jī)狀態(tài),使天平保持保溫狀態(tài),可延長(zhǎng)天平使用壽命。
4.電子天平的種類
常見的電子天平有上皿電子天平、電子分析天平、電子微量天平等見表2-64。
