电子天平基本原理

浪里乾坤 · 发表于 2021-7-26 15:06:47

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本帖最后由浪里乾坤于 2021-7-26 15:48 编辑

大家知道，机械光电分析天平是应用杠杆原理而工作的，那么电子天平是靠什么原理工作的呢?

根据基础物理大家知道，处于磁场中的通电导体(导线或线圈)将产生一种电磁力，力的方向可用物理学中的左手定则来判定，如果通过导体的电流大小和方向以及磁场的方向已知的话，则有电磁力的关系式：

F -BLI sinƟ

式中：F ——电磁力；

B ——磁感应强度；

L ——受力导线长度；

I ——电流强度；

sinƟ ——通电导体与磁场夹角的正弦。

从式中不难看出电磁力F 的大小与磁感应强度B 成正比，与导线长度L 和电流强度I 也成正比，还和通电导体与磁场的正弦夹角成正比。在电子天平中，通常选择通电导体与磁场的夹角为90°，即sin90°=1；这时通电导体所受的磁场力最大，所以上式可改写成：

F =BLI

由于上式中的B、L 在电子天平中均是一定的，也可视为常数，那么电磁力的大小就决定于电流强度的大小了，亦即电流增大，电磁力也增大；电流减少，电磁力也减小。电流的大小是由天平秤盘上所加载荷的大小，也就是被称物体的重力大小决定的。当大小相等方向相反的电磁力与重力达到平衡时，则有：

F - mg - BLI

上式即为电子天平的电磁平衡原理式。通俗地讲，就是当秤盘上加上载荷时，使其秤盘的位置发生了相应的变化，这时位置检测器将此变化量通过PID调节器和放大器转换成线圈中的电流信号，并在采样电阻上转换成与载荷相对应的电压信号，再经过低通滤波器和模数(A/D)转换器，变换成数字信号给计算机进行数据处理，并将此数值显示在显示屏幕上，这就是电子天平的基本原理。

补充内容 (2021-7-27 15:03):
更正一下“F - mg - BLI”，实为“F = mg = BLI”

补充内容 (2021-7-27 15:15):
更正“F -BLI sinƟ”为“F = BLI sinƟ”

浪里乾坤 · 发表于 2021-7-26 15:31:06

本帖最后由浪里乾坤于 2021-7-26 16:00 编辑

左手定则

浪里乾坤 · 发表于 2021-7-26 15:45:21

本帖最后由浪里乾坤于 2021-7-26 15:58 编辑

现在市面上的精密电子天平越来越多，种类繁杂，但是不管是国产还是进口的，它们的内部结构都是一致的。电子天平一般是由秤盘、传感器、PID调节器、功率放大器、低通滤波器、位置检测器、显示器、机壳、微计算机、模数转换器、底脚等几个部分组成。

秤盘：秤盘多为金属材料制成，安装在天平的传感器上，是天平进行称量的承受装置。它具有一定的几何形状和厚度，以圆形和方形的居多。使用中应注意卫生清洁，更不要随意掉换秤盘；

传感器：传感器是电子天平的关键部件之一，由外壳、磁钢、极靴和线圈等组成，装在秤盘的下方。它的精度很高也很灵敏。应保持天平称量室的清洁，切忌称样时撒落物品而影响传感器的正常工作；

PID调节器：保证传感器快速而稳定地工作；

功率放大器：将微弱的信号进行放大，以保证天平的精度和工作要求；

低通滤波器：排除外界和某些电器元件产生的高频信号的干扰，以保证传感器的输出为一恒定的直流电压；

位置检测器：由高灵敏度的远红外发光管和对称式光敏电池组成的。它的作用是将秤盘上的载荷转变成电信号输出；

显示器：一种是数码管的显示器；另一种是液晶显示器。它们的作用是将输出的数字信号显示在显示屏幕上；

机壳：保护电子天平免受到灰尘等物质的侵害，同时也是电子元件的基座等；
微计算机：电子天平的关键部件，它是电子天平的数据处理部件，具有记忆、计算和查表等功能；

模数转换器：转换精度高，易于自动调零能有效地排除干扰，将输入信号转换成数字信号；

底脚：电子天平的支撑部件，同时也是电子天平水平的调节部件，一般均靠后面两个调整脚来调节天平的水平。

电子天平基本构造1

电子天平基本构造2

吉丰丰 · 发表于 2021-7-26 21:13:53

学习到了。。。。。。

stsfhfh · 发表于 2021-7-27 08:32:09

基础知识普及篇，太好了

yuanhuifred · 发表于 2021-7-27 09:06:01

不错，学习了

avision · 发表于 2021-7-27 14:16:44

长知识了，厉害

乌拉辣拉 · 发表于 2021-7-27 15:28:47

学到了，很有用

XYB2016 · 发表于 2021-7-28 11:05:04

基础知识学习了

slby · 发表于 2021-7-28 11:21:34

长知识了，谢谢。

梦幻雪缘 · 发表于 2021-7-28 14:34:35

学习了，太涨知识啦，O(∩_∩)O谢谢

smile舞狼 · 发表于 2021-7-28 16:50:39

请教：天平一直漂移是怎么回事？放上砝码之后，值一直在慢慢变小。还有回零不好的，一般是什么问题引起的？

风淡云轻 · 发表于 2021-7-29 08:23:08

学习了，谢谢

85sxq · 发表于 2021-7-29 08:26:25

谢谢分享！！！

大笑随心 · 发表于 2021-7-29 09:46:09

smile舞狼发表于 2021-7-28 16:50
请教：天平一直漂移是怎么回事？放上砝码之后，值一直在慢慢变小。还有回零不好的，一般是什么问题引起的？ ...

我也遇到过一次，测得是水，万分之一的天平，放上去之后，数值一直变小，不过放砝码的时候就不会。感觉应该是挥发的原因。放上砝码还会一直变小的还没有遇到过。

yyy112082 · 发表于 2021-7-29 10:44:16

精度不同是传感器有什么区别么？

mison_2002 · 发表于 2021-7-29 13:17:09

学习到了。。。。。。

fangyuan53501 · 发表于 2021-8-1 11:32:07

电子天平秤的是质量还是重量？

playerxk · 发表于 2021-8-9 11:50:42

这个不错涨知识了多谢楼主分享

xvshaoyong · 发表于 2021-9-28 08:45:42

不错，学习了，谢谢

daxtz · 发表于 2021-9-28 12:32:46

不错，学习了，谢谢

友胜刘赫 · 发表于 2021-9-28 14:34:40

长知识了，谢谢

清风细雨ZHW · 发表于 2022-10-4 11:34:24

太好了，要好好学习一下

清风细雨ZHW · 发表于 2023-3-28 21:13:45

学习了，非常好，感谢分享。

逆风阿灰灰 · 发表于 2023-4-12 15:11:20

基础知识太重要了，感谢分享

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