电子天平的检定与质量控制

1、电子天平的检定与质量控制1. 工作原理电子天平是利用电磁力或电磁力矩补偿原理， 实现被测物体 在重力场中的平衡， 来获得物体质量并采用数字装置输出结果的 衡量仪器。电子天平一般采用应变式传感器、电容式传感器、电 磁平衡式传感器。应变式传感器，由于其结构简单、造价低，但 精度有限， 在几年前不能做到很高精度； 电容式传感器称量速度 快，性价比较高，但也不能达到很高精度；采用电磁平衡传感器 的电子天平， 其称量准确可靠、 显示快速清晰并且具有自动检测 系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。高精度电子天平通常采用电磁力平衡式传感器， 电磁感应式 电子天平与电子秤不同。 电子天平是利用电磁力平衡

2、的原理进行 设计的。根据电磁力公式：F=BLIsin 6(1)其中：F为电磁力；B为磁感应强度；L为受力导线的长度；I 为流过导线的电流； 6 为通电导体与磁场的夹角。由公式(1)可知，F的大小与B、L、I及sin 6均成正， 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 6为90,故sin 6 =1,因此，F的大小与I 成对应关系。电子天平主要组成部分有：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。电子天平的基本工作原理 是天平空载时，电磁力平衡式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

3、光 线强度的改变，其输出电流也改变，该变化量经微处理后，控制 电磁线圈的电流大小，使电磁力平衡式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， 迅速在显示屏上显示出来。2. 电子天平的检定 根据检定规程要求电子天平的检定项目应为 4 项，检定内容 主要包括：外观检查、偏载误差、重复性、示值误差等。但对于 日常周期检定来说，主要进行以下几项检定：2.1 示值误差 电子天平的最大允许误差是指天平的线性度（或称线性误 差），它与天平的准确度等级和称量有关，目的是判定天平的示 值误差是否在规程规定的范围之内。 在检定时， 根据规程分段进 行检定。2.2 重复性误差 重复

4、性是描述电子天平同一载荷多次称量结果之间的差值， 是衡量电子天平能否提供一致结果的能力。 重复性检定的试验载 荷选取80%- 100%最大秤量的单个砝码，测试次数不少于6次。2.3 偏载误差试验选取 1/3（最大秤量 +最大加法除皮效果）的砝码。优选个数较少的砝码。 多个砝码可以叠加。 多个砝码应均匀分布在 测量区域，单个砝码放在测量区域的中心位置。3. 电子天平的校正 因存放时间较长，位置移动，环境变化或为获得精确测量， 天平在使用前一般都应进行校准。 （需要指出的是，电子天平开 机显示零点， 不能说明天平称量的数据准确度符合测试标准， 只 能说明天平零位稳定性合格。 因为衡量一台天平合格与

5、否， 还需 综合考虑其它技术指标的符合性） 。校准方法分为内校准和外校 准两种。目前各个电子衡器生产厂家对此方面的研发各不相同， 都在朝着着便于用户操作方向发展。 通常厂家在说明书中均有详 细操作步骤，在使用前应仔细研读说明书。校准前的准备：（1）天平已处于水平状态。（2）按说明书的要求进行预热。（3）天平秤盘上无物品。（4）关闭挡风窗，在天平置零的情况下进行。 下面以上海天平仪器厂 JA1203 型电子天平为例说明如何对 天平进行外校准。方法：轻按 CAL键当显示器出现CAL-时，即 松手，显示器就出现 CAL-100其中“ 100”为闪烁码，表示校准 砝码需用100g的标准砝码。此时就把准

6、备好“ 100g”校准砝码 放上称盘， 显示器即出现 等待状态， 经较长时间后显示器出现100.000g，拿去校准砝码，显示器应出现 0.000g，若出现 不是为零，则再清零，再重复以上校准操作。4. 影响电子天平质量控制的因素4.1 预热天平的预热时间是保证天平示值稳定的关键。 预热时间的长 短与天平的检定分度值和检定分度数有关。 规程规定天平检定前 应预热，同时天平的预热和天平的精度有密切的关系。电磁力平衡式传感器的温度变化主要来源于环境温度的变 化和过流元件的发热。 电子天平的基本工作原理是平衡， 一旦失 衡，利用电磁力将天平重新拉回平衡。这个电磁力，根据前述可 知与 B、I 成正比。当

7、天平处于预热阶段时，随着内部温度升高， 磁通B会逐渐下降，同时I也会减小，这样就导致 F变小，天平 失去平衡， 示值会呈现正的单方向漂移。 电子天平在称量前要充 分预热。只有经过充分预热，使磁钢达到热平衡，这一变化过程 结束，天平才达到平衡。再利用置零 / 去皮功能，使显示置零， 此时天平才处于真正可使用状态。4.2 预加载天平在停止工作一段时间后可能进入休眠状态， 为使天平尽 快进入工作状态， 检定前最好用砝码进行一次加载， 否则天平进 程示值与回程示值之差将明显增大， 加载时不必在意称量结果和 回零情况。4.3 重力加速度的影响 电子天平主要采用电磁力平衡式传感器实现被测质量向重 力再向电

8、流信号的转换， 其测量结果与重力加速度密切相关。 而 重力加速度的大小与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，是随地点而变的。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。内置校准砝码补偿方法及其不足。 目前的电子天平普遍采用 内置校准砝码的补偿方法，即在电子天平内部设置一个校准砝 码，通过对校准砝码的称量得出当地的 g 值。这种补偿方法需要 增加电子分析天平的机械加载机构和自校专用砝码， 因此提高了 产品成本和工艺复杂性。而且，内置砝码在长期使用后，难以进 行砝码检定和表面清洁处理，易于造成电子分析天平的时漂误 差。外附校准砝码补偿方法。 将校准砝码改为通用标准砝码， 作 为电子分析天平的附件， 直接通过称盘加载称量， 可进行重力加 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。 由于外附校准砝码的准确度能够得到保证， 重力加速度的补偿精 度高，已获得广泛应用。4.4 温度的影响温度的变化导致电子天平产生漂移， 从而产生测量偏差。 灵 敏度的温度系数Tc=2.5 X 10-6/C说明温度每变化一度，灵敏度 变化0.00025%,如果称量100g物体，当环境变化5C时，产生 的最大误差达2.5 X 10-6X5X 100=1.25mg,因此，当环境温度 变化较