隨著精密電子技術的日益發展,電子天平應運而生,并被廣泛應用到社會經濟活動、工業生產中。隨著精密電子測量設備需求與日俱增,人們對電子天平測量儀器在精度上的要求越來越高,因此有必要開展電子天平技術稱量精準性的重要影響因素的相關研究,而其中有一項重要工作就是研究重力加速度對電子天平技術稱量精準性的重要影響。例如在精密儀器、工業生產過程中如果受到重力加速度值的影響,會由于測量結果的誤差導致產品質量達不到要求。本文從電子天平的測量工作基本原理出發,分析重力加速度對物體測量精準性的影響,為提升電子天平測量的精準性提供實用建議。
電子天平工作原理
高精度電子天平普遍采用電磁力平衡式電子傳感器,簡稱電磁傳感器。電磁式電子天平與傳統電子秤有所不同,電子秤通常使用一種電阻應變式壓力傳感器作為電子感應力的輸出,電磁式電子天平是通過利用電磁力平衡力學原理進行開發設計的。電磁力平衡公式如下:F = BLIsinθ ( 1)式中: F 為電磁力; B 為磁感應強度; L 為受力導線的長度; I 為流過導線的電流強度; θ 為通電導體與磁場的夾角。由電磁力平衡公式可知,電磁力 F 大小與磁感應強度 B、受力導線的長度 L、流過導線的電流強度 I 及正弦函數 sinθ 成正比。設計完成的傳感器,其感應器線圈尺寸已完全固定,所以磁感應強度 B、受力導線的長度 L 不再發生改變,角度 θ 為 90°,即 sinθ 為 1。因此,F 的大小與 I 成正比例相關。電子天平主要構成如圖 1 所示,包括輸入輸出端的顯示、語音輸出,打印、通信接口、輸入鍵盤等,內部的調節放大電路系統:DSP,控溫電路,放大電路等,以及基本的硬件設備永磁體、托盤、拉簧、遮光片等。當電池天平在空載狀態時,電磁線圈傳感器系統處于平衡工作狀態; 當天平處于加載狀態時,由于被測物的重力作用,傳感器的感應線圈位置與之前不同,電磁線圈內的電信號變化量轉變為數字信號,即被測物體的稱量質量。