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國產(chǎn)分析天平采用電磁力平衡傳感器原理

閱讀:5616      發(fā)布時(shí)間:2020-4-23
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   國產(chǎn)分析天平的稱量范圍與讀數(shù)能力適合于多種分析用天平的總稱,分為機(jī)械式、電子式、手動式、半自動式、全自動式等。是比臺秤更為精確的稱量儀器,可精確稱量至0.0001g(即0.1mg)以上。分析天平類型多種多樣,但其原理與使用方法基本相同。
  國產(chǎn)分析天平一般采用電磁力平衡傳感器,在加載前,電磁力平衡傳感器處于初始平衡狀態(tài)。當(dāng)被測物置于稱量盤后,立柱和遮光板在被測物重力的作用下向下移動,光敏二級管檢測到另一發(fā)光二極管發(fā)出的光,并產(chǎn)生電流信號,經(jīng)過I/V變換電路、PID調(diào)節(jié)器,轉(zhuǎn)變成與被測物重量相對應(yīng)的電流并驅(qū)動動圈,在永磁體的磁場作用下,動圈產(chǎn)生向上的電磁力,使遮光片向上移動,二極管輸出的電流信號減小,直至遮光片重新回到初始平衡位置,二極管的輸出電流降為0。此時(shí),動圈產(chǎn)生的電磁力F與被測物重力相當(dāng),即F=G=mg,其中m為被測物體的質(zhì)量,g為重力加速度。
  根據(jù)電磁力公式F=BLI sinθ,其中B為氣隙磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,L為動圈(受力導(dǎo)線)的有效長度,I為動圈電流,θ為通電導(dǎo)體與磁場的夾角。由于傳感器中動圈的規(guī)格尺寸已固定,所以其B和L均不再改變,而θ為90°,故sinθ=1,因此F的大小與I成對應(yīng)關(guān)系。綜合之前的描述,即得出m=BLI/g。
  當(dāng)溫度恒定時(shí),B和L是定值,g也是恒定值,則m與I成正比,通過檢測動圈電流,就可以間接得到被測物體的質(zhì)量。當(dāng)環(huán)境溫度變化或過流元件發(fā)熱時(shí),B和L均會發(fā)生改變,造成m與I不再成比例關(guān)系,使分析天平產(chǎn)生較大的非線性測量誤差。
  但當(dāng)天平處于預(yù)熱階段時(shí),隨著內(nèi)部溫度升高,磁感應(yīng)強(qiáng)度B會逐漸下降,同時(shí)I也會減小,這樣就導(dǎo)致電磁力F變小,天平失去平衡,因此示值會呈現(xiàn)正的單方向漂移。而天平只有經(jīng)過充分預(yù)熱,使磁鋼達(dá)到熱平衡,這一變化過程結(jié)束,天平才達(dá)到平衡,再利用去皮功能,使顯示置零,此時(shí)天平才處于真正的可使用狀態(tài)。

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