电子天平的称重原理及选购天平的4个性能指标

[2011/7/1]

　　电子天平的称重原理简述：

　　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，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。

　　选购电子天平的4个性能指标

　　简单的说，选购天平是，关键注重天平设计与使用中的4个性能指标：稳定性、灵敏性、正确性、不变性。

　　1 天平的稳定性

　　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。就拿BL-P 系列精密天平来说，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。

　　2 天平的灵敏性

　　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。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(分度)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。

　　3 天平的正确性

　　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(约定)真值的能力;从误差角度来看，天平的正确性，就是反映天平示值的系统误差大小的程度。

　　对于杠杆式天平，天平的正确性主要表现在天平臂比的正确性。但是，无论是机械天平，还是电子天平，天平的正确性还表现在天平的模拟标尺或数字标尺的示值正确性，以及由于在天平衡量盘上各点放置载荷时的示值正确性。

　　4 天平示值的不变性

　　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，天平在规定时间(比如加载4小时)的天平示值漂移的控制。

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