電子天平已經成了我們維護日常生產和生活中秩序公平*的伙伴,但是這個伙伴并不是每時每刻都愿意“乖乖”做我們公平的裁判,比如說,如今電子天平使用的傳感器主要是電磁力平衡式傳感器,這一傳感器的特點就是,給它點溫度它就“燦爛”,稱量的結果就會與實際值相去甚遠,極大地影響了我們的生產和生活。
那么,到底有沒有一個鐵腕的將領,能夠使這個“情緒不穩定”的裁判淡定下來呢?答案當然是肯定的,請大家跟我一起,來探究一下電子天平。
一、電子天平傳感器的工作原理電子天平在加載前,電磁力平衡傳感器處于初始平衡狀態。
當重物置于稱盤后,立柱和遮光板在物體重力的作用下向下移動,光敏二級管D2檢測到發光二極管D1發出的光照變化,并產生電流信號,經過I/V變換電路、PID調節器,轉變成與被測物重量相對應的電流并驅動動圈,在永磁體的磁場作用下,動圈產生向上的電磁力,使遮光片向上移動,D2輸出的電流信號減小,直至遮光片重新回到初始平衡位置,D2的輸出電流降為0。此時,動圈產生的電磁力F與被測物重力相當,即F=G=mg,其中m為被測物體的質量,g為重力加速度。
同時,根據電磁力公式F=BLI sinθ,其中
B(為氣隙磁場的磁感應強度);
L(為動圈(受力導線)的有效長度);
I(為動圈電流);
θ(為通電導體與磁場的夾角)。
由于傳感器中動圈的規格尺寸已固定,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成對應關系。綜合之前的描述,即得出m=BLI / g。
(1)當溫度恒定時,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量;
(2)當環境溫度變化或過流元件發熱時,B和L均會發生改變,造成m與I不再成比例關系,使電子天平產生較大的非線性測量誤差。
二、如何克服溫度對電子天平的影響
值得一提的是,當電子天平處于預熱階段時,隨著內部溫度升高,磁感應強度B會逐漸下降,I也會減小,這樣就導致電磁力F變小,天平失去平衡,因此示值會呈現正的單方向漂移。需要讓天平在使用環境中通電預熱一定的時間;,使磁鋼達到熱平衡,這一變化過程結束,天平才達到平衡,再利用去皮功能,使顯示置零,此時天平才處于真正的可使用狀態。