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你(nǐ)真(zhēn)的(dí)了(liǎo)解電(diàn)子天(tiān)平嗎(má)？”——掌控(kòng)稱量的(dí)溫度“魔(mó)力

更新時間：2018-04-23

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在電子天平(píng)的(dí)稱量(liáng)中，作(zuò)為(wéi)直(zhí)接(jiē)影響著核心傳感器(qì)的(dí)無形(xíng)力量，溫(wēn)度(dù)一直是不可忽略的重要外(wài)界因素。本期小編將(jiāng)跟(gēn)大家一(yī)起(qǐ)來探秘(mì)這隻無形(xíng)的大手到(dào)底有(yǒu)哪些奇妙的魔力！

稱(chēng)量(liáng)原理的問題

在上(shàng)次關(guān)於(yú)校(xiào)準的分享中(zhōng)，小(xiǎo)編(biān)對電(diàn)子天平的稱(chēng)量(liáng)原理(lǐ)做(zuò)了簡要(yào)的(dí)介(jiè)紹，同(tóng)時(shí)也提(tí)到(dào)溫度(dù)，濕度(dù)等(děng)環境因(yīn)素也(yě)會影響電子天(tiān)平的傳感(gǎn)器，但(dàn)至於(yú)是(shì)怎(zěn)麼影響(xiǎng)的(dí)隻是(shì)賣(mài)了(liǎo)個關子(zǐ)。那(nà)麼今(jīn)天我們就來(lái)走進電(diàn)子天(tiān)平(píng)的(dí)傳感(gǎn)器(qì)內部，來(lái)一起探究(jiū)溫度(dù)是怎(zěn)麼(mó)影響稱(chēng)量的(dí)。

電子天(tiān)平一(yī)般(bān)采用電磁力平衡傳(chuán)感(gǎn)器，其(qí)稱量原(yuán)理(lǐ)如(rú)下(xià)圖所示：

電子天平(píng)在加載(zǎi)前(qián)，電磁力平衡(héng)傳(chuán)感器(qì)處(chǔ)於初始平衡(héng)狀態(tài)。當(dāng)被測物置(zhì)於稱(chēng)量盤(pán)後(hòu)，立柱和遮光(guāng)板在被(bèi)測物重力(lì)的(dí)作用下向下移動，光(guāng)敏二級(jí)管D2檢(jiǎn)測到(dào)發(fā)光二(èr)極管D1發(fā)出的光，並(bìng)產(chǎn)生(shēng)電流信號(hào)，經過(guò)I/V變換電(diàn)路，PID調節(jié)器(qì)，轉變成與被測物(wù)重(zhòng)量(liáng)相對(duì)應的電流(liú)並(bìng)驅動(dòng)動(dòng)圈，在永磁(cí)體的(dí)磁(cí)場(cháng)作用下，動圈產生(shēng)向(xiàng)上的電磁力(lì)，使(shǐ)遮光片(piàn)向上(shàng)移動，D2輸出的(dí)電(diàn)流信號(hào)減小，直(zhí)至遮(zhē)光片重新回到(dào)初始平(píng)衡位置(zhì)，D2的(dí)輸(shū)出(chū)電流降(jiàng)為(wéi)0。此(cǐ)時(shí)，動圈(quān)產生的電磁力F與被測物重力相當(dāng)，即F=G=mg，其中(zhōng)m為被測物(wù)體的質量(liáng)，g為重力(lì)加速度。【1】

同時，根據(jù)電磁力(lì)公(gōng)式F=BLI sinθ，其中B為氣隙磁場(cháng)的(dí)磁感應強度(dù)，L為動圈（受力(lì)導綫(xiàn)）的(dí)有(yǒu)效(xiào)長度(dù)，I為動圈電流，θ為通電導體與(yǔ)磁場(cháng)的(dí)夾(jiā)角。由於(yú)傳(chuán)感器中動圈的(dí)規格(gé)尺寸(cùn)已(yǐ)固定，所以(yǐ)其B和(hé)L均(jūn)不再改(gǎi)變(biàn)，而θ為90°，故sinθ=1，因(yīn)此F 的(dí)大小與I成(chéng)對(duì)應關係。綜合(hé)之(zhī)前(qián)的(dí)描述(shù)，即得出(chū)m=BLI / g。【2】

當溫(wēn)度(dù)恒定(dìng)時，B和(hé)L是(shì)定(dìng)值(zhí)，g也是恒定值，則(zé)m與I成(chéng)正比，通過檢測動(dòng)圈電(diàn)流，就可以(yǐ)間接得到被測物體的(dí)質量。當環境溫(wēn)度變化(huà)或(huò)過(guò)流元件(jiàn)發熱時，B和(hé)L均會(huì)發生(shēng)改(gǎi)變，造成m與I不(bù)再成比(bǐ)例關係，使電子天(tiān)平產(chǎn)生(shēng)較(jiào)大的(dí)非綫性測(cè)量誤差。

值(zhí)得(dé)一提的是，當電(diàn)子(zǐ)天(tiān)平處於(yú)預(yù)熱階段時，隨著(zhuó)內部(bù)溫度升高(gāo)，磁感應強度B會逐(zhú)漸下(xià)降, 同時I也(yě)會減小，這樣(yàng)就導致電磁(cí)力(lì)F變小(xiǎo)，天平失去(qù)平衡(héng)，因此示值(zhí)會呈現(xiàn)正(zhèng)的單(dān)方向(xiàng)漂移。而天(tiān)平隻有(yǒu)經過充(chōng)分(fēn)預熱，使磁鋼達到熱平衡(héng)，這一變(biàn)化過(guò)程(chéng)結束，天(tiān)平才(cái)達(dá)到(dào)平衡，再(zài)利用去(qù)皮功能(néng)，使(shǐ)顯示置(zhì)零，此時天(tiān)平才處於真正的可(kě)使用狀(zhuàng)態。【2】

操(cāo)縱(zòng)天(tiān)平(píng)的無形之(zhī)手(shǒu)

電子天平(píng)會根(gēn)據所在的(dí)環(huán)境而(ér)發生(shēng)變化的，正常情(qíng)況下，不同準(zhǔn)確(què)度(dù)級別(bié)的(dí)天平(píng)對溫度範圍和溫度(dù)波動(dòng)度(dù)的要求(qiú)各不(bù)相同(tóng)，準確度級別(bié)越高，對(duì)環境(jìng)溫度的要(yào)求(qiú)就越苛刻。根(gēn)據國(guó)家(jiā)標準的相關規定(dìng)，電子(zǐ)天平的(dí)正常(cháng)工作條(tiáo)件需要(yào)滿(mǎn)足以下表格(gé)的(dí)具(jù)體要求：

溫度(dù)zui主(zhǔ)要的影(yǐng)響就(jiù)是其(qí)變化(huà)會帶來(lái)熱脹冷(lěng)縮(suō)，對電子(zǐ)天平就反映在傳感(gǎn)器中細小而(ér)又精(jīng)密的部(bù)件(jiàn)之間間隙的改變，這(zhè)些(xiē)變化(huà)會被靈敏的天(tiān)平記錄(lù)下(xià)來，從(cóng)而影(yǐng)響讀數(shù)的(dí)準(zhǔn)確(què)性。如果沒有特(tè)定的(dí)工作溫度(dù)範(fàn)圍(wéi)，電(diàn)子(zǐ)天平的正(zhèng)常(cháng)溫度(dù)條件(jiàn)為10℃~30℃，計量性(xìng)能(néng)應(yīng)符合(hé)國家標(biāo)準對(duì)單(dān)次稱量(liáng)結(jié)果(guǒ)的示(shì)值誤差，以(yǐ)及多次(cì)稱量(liáng)或在不(bù)同(tóng)位置(zhì)稱(chēng)量的示(shì)值(zhí)誤差(chà)（重復性(xìng)和(hé)偏(piān)載(zǎi)）的(dí)相(xiāng)關規(guī)定(dìng)。

溫度變(biàn)化(huà)是影(yǐng)響電(diàn)子天平稱(chēng)量(liáng)結(jié)果準(zhǔn)確性的重(zhòng)要因素之(zhī)一(yī)，而實驗室(shì)由(yóu)於早晨(chén)和中午會(huì)有一定(dìng)的(dí)溫差，以(yǐ)及(jí)電(diàn)子(zǐ)天(tiān)平設(shè)備(bèi)發(fā)熱，人員(yuán)流動等原因，一天中(zhōng)zui高溫(wēn)度(dù)與zui低溫度(dù)之間往(wǎng)往(wǎng)能夠達到(dào)10℃。這(zhè)對天平的影響(xiǎng)是(shì)顯而(ér)易(yì)見的，那麼(mó)我們如何(hé)做才能(néng)消除溫(wēn)度對(duì)稱量結果的(dí)影響呢？首(shǒu)先(xiān)，天(tiān)平(píng)在(zài)使(shǐ)用(yòng)過程中，要(yào)盡(jìn)可(kě)能地(dì)處於一個溫度(dù)相對穩(wěn)定(dìng)的環境(jìng)，當天(tiān)平所處的(dí)環(huán)境溫度有較大的(dí)變化時，天(tiān)平(píng)的稱(chēng)量(liáng)結(jié)果會(huì)發(fā)生(shēng)漂(piāo)移，比(bǐ)如從低(dī)溫(wēn)的倉庫移到溫暖的(dí)實(shí)驗(yàn)室，需(xū)要讓(ràng)天(tiān)平(píng)在(zài)使用環境中通電預熱一定的(dí)時(shí)間(jiān)；其次，當溫度變(biàn)化(huà)超過(guò)一(yī)定範圍時，我(wǒ)們(mén)可以通過(guò)校準將這種漂(piāo)移消除(chú)。

通電(diàn)時(shí)間的長短(duǎn)能夠(gòu)有(yǒu)效地避(bì)免(miǎn)溫度(dù)變化對(duì)天平的(dí)影響。一般來說，天平的精度(dù)越高，需要預(yù)熱的時間越(yuè)長。小編在這裏(lǐ)建(jiàn)議(yì)，十(shí)萬(wàn)分(fēn)之一天(tiān)平(píng)預熱時(shí)間(jiān)在4小時以上，萬分之一天平(píng)預熱(rè)時間(jiān)在1小(xiǎo)時(shí)以上。

玩轉溫度補償，盡在奧豪斯電子(zǐ)天平(píng)

對於(yú)電(diàn)子(zǐ)天平來(lái)說，一個良(liáng)好(hǎo)的(dí)結(jié)構設(shè)計應該(gāi)充分考慮到溫度(dù)對(duì)稱量(liáng)係(xì)統(tǒng)的影響(xiǎng)，並采取相關措施(shī)減少或(huò)消除(chú)溫(wēn)度(dù)變(biàn)化所帶來的(dí)影響(xiǎng)。奧豪(háo)斯電子天(tiān)平在設(shè)計中(zhōng)認(rèn)真評(píng)估了溫(wēn)度對(duì)稱重係統的(dí)影響(xiǎng)，通過優化機(jī)械(xiè)設計(jì)，零(líng)部件(jiàn)選型(xíng)，以及(jí)智(zhì)能算(suàn)法(fǎ)，來(lái)消除(chú)溫(wēn)度帶(dài)來(lái)的影(yǐng)響，保證天(tiān)平在額定溫(wēn)度的變(biàn)化範(fàn)圍(wéi)內(nèi)，計量(liáng)性能符合(hé)如OIML等(děng)法(fǎ)規(guī)的要(yào)求。

從(cóng)入門級(jí)的*CP係列及Adventurer AR係列(liè)，到進階級的Adventurer AX係列，再到的Explorer EX係列，zui後到Explorer準微量天平（EX5）係(xì)列(liè)，均具有(yǒu)動態(tài)溫度補償功能，實(shí)時修正環境溫(wēn)度(dù)對稱量(liáng)結果的影響。特(tè)別是(shì)Explorer全係列(liè)和(hé)部分AX係列天平所擁有的AutoCal™全自(zì)動校(xiào)準(zhǔn)係統能夠自動對溫(wēn)漂(piāo)和時(shí)漂(piāo)做(zuò)出(chū)zui實時的反(fǎn)應，當溫漂值超過(guò)±1.5℃或(huò)間(jiān)隔3~11小(xiǎo)時(shí)之(zhī)間（用戶可(kě)自(zì)定義(yì)內部(bù)校準(zhǔn)時間）時，天平(píng)校(xiào)準自(zì)動(dòng)觸發(fā)，全(quán)麵消除(chú)外界環境對天平所(suǒ)造(zào)成的(dí)不(bù)良因素。

怎(zěn)麼(mó)樣，小編(biān)專(zhuān)業而又全麵的講(jiǎng)解有沒有讓你對復(fù)雜(zá)而(ér)又深奧的溫(wēn)度(dù)“魔力(lì)”的(dí)理(lǐ)解變得清(qīng)晰透(tòu)徹了呢？如(rú)果你有(yǒu)更多關於溫度(dù)對天(tiān)平影(yǐng)響(xiǎng)的疑難(nán)咨(zī)詢(xún)，或正在(zài)尋求更(gēng)專業細致(zhì)的選型(xíng)指(zhǐ)導，留下相(xiāng)關信(xìn)息(xī)，我(wǒ)們(mén)專(zhuān)業的(dí)工(gōng)程(chéng)師們屆時將會(huì)在*時(shí)間您！