电子天平已经成了我们维护日常生产和生活中秩序公平*的伙伴,但是这个伙伴并不是每时每刻都愿意“乖乖”做我们公平的裁判,比如说,如今电子天平使用的传感器主要是电磁力平衡式传感器,这一传感器的特点就是,给它点温度它就“灿烂”,称量的结果就会与实际值相去甚远,极大地影响了我们的生产和生活。
那么,到底有没有一个铁腕的将领,能够使这个“情绪不稳定”的裁判淡定下来呢?答案当然是肯定的,请大家跟我一起,来探究一下电子天平。
一、电子天平传感器的工作原理电子天平在加载前,电磁力平衡传感器处于初始平衡状态。
当重物置于称盘后,立柱和遮光板在物体重力的作用下向下移动,光敏二级管d2检测到发光二极管d1发出的光照变化,并产生电流信号,经过i/v变换电路、pid调节器,转变成与被测物重量相对应的电流并驱动动圈,在永磁体的磁场作用下,动圈产生向上的电磁力,使遮光片向上移动,d2输出的电流信号减小,直至遮光片重新回到初始平衡位置,d2的输出电流降为0。此时,动圈产生的电磁力f与被测物重力相当,即f=g=mg,其中m为被测物体的质量,g为重力加速度。
同时,根据电磁力公式f=bli sinθ,其中
b(为气隙磁场的磁感应强度);
l(为动圈(受力导线)的有效长度);
i(为动圈电流);
θ(为通电导体与磁场的夹角)。
由于传感器中动圈的规格尺寸已固定,所以其b和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。综合之前的描述,即得出m=bli / g。
(1)当温度恒定时,b和l是定值,g也是恒定值,则m与i成正比,通过检测动圈电流,就可以间接得到被测物体的质量;
(2)当环境温度变化或过流元件发热时,b和l均会发生改变,造成m与i不再成比例关系,使电子天平产生较大的非线性测量误差。
二、如何克服温度对电子天平的影响
值得一提的是,当电子天平处于预热阶段时,随着内部温度升高,磁感应强度b会逐渐下降,i也会减小,这样就导致电磁力f变小,天平失去平衡,因此示值会呈现正的单方向漂移。需要让天平在使用环境中通电预热一定的时间;,使磁钢达到热平衡,这一变化过程结束,天平才达到平衡,再利用去皮功能,使显示置零,此时天平才处于真正的可使用状态。