赛多利斯电子天平网站在本文从电子天平的工作原理出发,分析了重力加速度对电子天平称量准确性的影响,并分析了如何解决重力加速度对天平称量造成的影响?
[关键词 ] 电子天平;重力加速度
随着现代电子技术的高速发展,电子天平技术不断完善,已经具有了操作简便、称量速度快、自动化程度高、智能化功能强等优点。但是,如果不正确使用,也会产生较大的测量误差。本文从电子天平的工作原理出发,分析重力加速度对测量准确性的影响。
1、介绍赛多利斯电子天平的工作原理
高精度电子天平通常采用电磁力平衡式传感器,简称“电磁传感器”。电磁式电子天平与电子秤不同。电子秤通常使用电阻应变式传感器作为感应输出,电磁式电子天平是利用电磁力平衡的原理进行设计的,根据电磁力公式:F=BLIsinθ ,其中:
F—— — 电磁力;
B—— — 磁感应强度;
L—— — 受力导线的长度;
I—— — 流过导线的电流强度;
θ—— — 通电导体与磁场的夹角。
由以上公式可知,F 的大小与 B、L、I 及sinθ均成正比。由于设计好的传感器,其感应线圈的规格尺寸已固定,所以其B、L均不再改变,而 θ 为 90°,故 sinθ=1。因此,F的大小与 I 成对应关系。
电子天平主要组成部分包括电源、电磁力平衡式传感器、光电传感器、键盘和显示器、控制电路。当天平空载时,电磁传感器处于平衡状态。加载后,感应线圈的位置发生改变,光电传感器中的光敏三极管所接收的光线强度改变,其输出电流也改变,该变化量经微处理器处理后,控制电磁线圈的电流大小,使电磁传感器重新处于平衡状态,同时,微处理器将电磁线圈的电流变化量转变为数字信号,经过处理后迅速的在显示屏上显示出来,即为被测物体的质量。
2、重力加速度对电子天平测量的影响
由电子天平的工作原理可知,电子天平主要采用电磁传感器实现被测物体的质量向重力、再向电流信号的转换,其测量结果与重力加速度密切相关。重力加速度是一个物理词汇,指地面附近物体受地球引力作用在真空中下落的加速度,物体的下落加速度是由地心引力和地球自转引起的离心力的和合力产生的,地球重力加速度是垂直于大地水准面的。这就表明,重力加速度的大小与电子天平使用地点的纬度、海拔高度、地壳密度、地下水变化等诸多因素有关,是随地点变化而变化的。因此,电子天平必须根据天平的使用地点实施重力加速度补偿。
例如,我们在甲地用100g的标准砝码对电子天平进行校准,校准后称量结果为100.00000g。搬到乙地后,对同一砝码进行称量,结果变为100.00005g。可见,由于重力加速度随地方不同而变化,导致了电子天平的测量结果也会发生变化。所以,电子天平必须具有随地、随时进行自校准与自补偿的功能。式 中,永磁体的磁感应强度 B 和动圈有效长度 L 是固定的,传感器输出电流 I 通过放大电路和 A/D转换后,可以准确测得。如果被测质量 m已知,且准确度高于电子天平的准确度,则可通过对已知标准质量m的称量,依据式 获得当地当时的准确g值。该标准质量即校正砝码的质量。
3、如何给出相应的补偿办法
目前的电子天平普遍采用内置或外置校准砝码的方法对重力加速度带来的测量误差进行补偿。使用内置砝码进行补偿的电子天平,在长期使用后,由于难以对内置砝码进行检定和表面清洁处理,内置砝码本身的质量很容易发生改变。改变后,内置砝码已经不准确,再对电子天平进行校准后也无法保证电子天平测量的准确度,还易于造成电子天平的时漂误差。这也需要电子天平的使用者多加注意,在反复使用内置砝码对电子天平校准后,如果电子天平仍然无法获得准确的测量数据,很有可能是内置校准砝码的质量改变造成的。这时就需要采用外置校准砝码进行校准天平。
外置校准砝码的补偿方法是采用通用标准砝码,直接通过秤盘加载称量,进行重力加速度的自动校准,实现重力加速度对天平称量影响的自动补偿。这种方法,由于外置校准砝码的准确度能够得到保证,所以重力加速度的补偿精度高,已获得广泛应用。以上内容仅供大家参考,欢迎大家咨询购买。