简述电子天平的工作原理

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目前，大家都知道机械电光天平的原理是应用杠杆原理，那么电子天平是靠什么原理工作的呢电子天平主要是利用各种位移传感器(或称位移检测器)将置于天平盘中的砝码或物体所引起的机械位移量变成电信号，并以此对其质量加以测定的天平。电子天平的出现是对传统的机械杠杆式天平的-大突破。

电子天平具有操作简便、称量迅速、计量性能稳定，并可实现辅助运算、自动记录等优点，其应用越来越广泛。随着电子技术的发展电子天平将逐步取代以杠杆为基础的机械天平。下面将对电子天平结构及原理做简单的介绍。

1秤盘秤盘是电子天平进行称量的承受装置，绝大多数是由金属材料制成，位于传感器上方，多为圆形，方形和三角形。秤盘要与电子天平配套使用，不要随意更换秤盘，并保持秤盘干净。

2传感器电子天平的重要部件是传感器，由外壳、磁钢、极靴和线圈等组成，位于秤盘下方。如果把电子天平按照传感器进行分类，则可以分为电磁均衡式电子天平、电感式电子天平、电阻应变式电子天平、电容式电子天平。因为它的精度和灵敏度都很高，所以称量时应保持天平称量室的清洁，切忌撒落物品而影响传感器的正常工作。

3位置检测器位置检测器是由高灵敏度的远红外发光管和对称式光敏电池组成的。它的作用是将秤盘上的载荷转变成电信号提示天平已超载。具有超载保护作用。

4 PID 调节器PID(比例、积分、微分)调节器的作用，就是保证传感器快速而稳定地工作。

5功率放大器其作用是将微弱的信号进行放大，以保证天平的精度和工作要求。

6低通滤波器其作用是排除外界和某些电器元件产生的高频信号的干扰，以保证传感器的输出为-恒定的直流电压。

7模数(A/D)转换器其优点在于转换精度高，易于自动调零能有效地排除干扰，将输入信号转换成数字信号。

8计算机此部件可说是电子天平的关键部件 ，它是采用 8501及(液晶)显示，所以显示快耗电电量校具有记乙、计算和查表等功能。

9显示器显示器基本上有两种：-种是液晶；另-种是数码管的。它们的作用是将输出的数字信号显示在显示屏幕上。特大字体和广角显示设计，使电子天平操作人员免去长期工作疲劳产生的视觉误差。

1o机壳它的作用是保护电子天平免受到灰尘、杂质等物质的侵害 ，同时也是电子元件的基座等。

1 1气泡平衡仪(水平仪)作用是便于工作中有效的判断天平水平位置。水平仪不在圈内会严重影响其准确度。

12底脚电子天平的支撑部件，同时也是电子天平水平的调节部件。-般靠后面两个调整脚左右旋转调整电子天平的水平。

13电子天平种类图 1电子天平工作原理电子天平的种类很多，这里我们想按电子天平传感器的方式来划分主要 4种 ：(1)电磁平衡式也就是利用电磁力平衡原理而制成的电子天平。这种原理的天平，其结构比较复杂但精度很高，可达二百万分之- 以上的精度，它是目前国际上高精度天平普遍采用的-种形式。

(2)电感式是利用差动变压器原理而制成的电子天平，其结构比较简单 ，所以精度和成本也比较低，是目前广泛应用在精度要求不高的行业中的-种电子天平。

(3)电阻应变式是应用电阻应变式原理制造的电子天平，精度可达到万分之-，称量范围较大从几公斤至几十吨，适合大称量设备，如汽车衡、电子皮带秤等。

(4)电容式是利用电容原理制造的电子天平，其结构简单精度低，应用于-般要求的行业中。

14工作原理(见图 1)当电流流过放置于永久磁场两极间的导体时，会产生电磁力与电流强度的大小成比例，测量电流强度就能得知导体受到的压力情况，在加上-些辅助的装置：能加放到被称物体的秤盘，控制磁场中导体位置的位置器，在线路上加-个电流调节器及测量电流的仪器，这样就成了-个简单的天平。

当秤盘上没有加放称重物时，电路中流过的电流正好使得处于同-水平位置的位置指示器的两个指针保持不动 (该位置称为零位)，此时测量仪器指示器的电流值与零位对应，为天平的零点。

当在秤盘上加放被称物后，称量系统下降，称量系统位置的变化清楚地显示在位置指示器上。为了使位置指示器指针恢复到零位，可通过调节电流调节器，使电路中流人更多的电流，直到位置指示器的两个指针又处于同-水平位置，这时测量仪器指示出了被称物与空载天平的电流差，而该电流差与秤盘上的被称物的质量成正比，将此电流差转化为电压，然后检测电压量 ，电子天平采用了电磁力补偿平衡原理，实质也是-种杠杆平衡，只是在杠杆的-端采用了电磁力。

(1)当天平处于空称零位时 ，则产生的力矩 Mml x gxL1、M右F x L2，由于零位时天平达到平衡，则M左M右。即ml x gxLIFxL2。

(2)当称盘上加载称物 m2时，杠杆偏离零位，此时零位指示器有偏差信号产生，经过放大器和调节器等-系列转换后，使线圈的电流 I增大，电磁力矩右也将-起增大 ，杠杆回到原来平衡位置，即天平的零位，最终则使M左M右，即m2 x gxLIFxL2，最后把电信号处理成为数字信号，数显在显示屏上。从而得出以下重要结论：在磁场中通过线圈的电流强度 I与被称物体的质量m成正比。