电子天平知识讲义

　　1、电子天平的称量原理

　　与其他种类的天平不同，电子天平应用了现代电子控制技术进行称量，无论采用何种控制方式和电路结构，其称量依据都是电磁力平衡原理。其特点是称量准确可靠，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和超载保护等装置。

　　电子天平的重要特点是在测量被测物体的质量时不用测量砝码的重力，而是采用电磁力与被测物体的重力相平衡的原理来测量的。秤盘通过支架连杆与线圈连接，线圈置于磁场内。在称量范围内时，被测重物的重力mg通过连杆支架作用于线圈上，这时在磁场中若有电流通过，线圈将产生一个电磁力F，方向向上，可用下式表示：

　　其中K为常数（与使用单位有关），B为磁感应强度，L为线圈导线的长度，I为通过线圈导线的电流强度。电磁力F和秤盘上被测物体重力mg大小相等、方向相反而达到平衡，同时在弹性簧片的作用下使秤盘支架回复到原来的位置。即

　　由上式可知，处在磁场中的通电线圈，流经其内部的电流I与被测物体的质量成正比，只要测出电流I 即可知道物体的质量m。

　　若称盘上的加上或除去被称物时，天平则产生不平衡状态，通过位置检测器检测到线圈在磁钢中的瞬态位移，经PID调节器和前置放大器产生一个变化量输出，经过一系列处理使流经线圈的电流发生变化，这样使电磁力也随之变化并与被测物相抵消从而使线圈回到原来的位置，达到新的平衡状态。这就是电子天平的电磁力自动补偿电路原理。电流的变化则通过数字显示出被称物体的质量。

　　天平在使用过程中，其传感器和电路在工作过程中受温度影响，或传感器随工作时间变化而产生的某些参数的变化，以及气流、振动、电磁干扰等环境因素的影响，都会使电子天平产生漂移，造成测量误差。其中，气流、振动、电磁干扰等环境温度的影响可以通过对电子天平的使用条件加以约束，将其影响程度减小到最低限度。而温漂主要是来自环境温度的影响和天平内部的自身影响，其形成的原因复杂，产生的漂移大，必须加以抑制。

　　2、电子天平的正确使用

　　· 电子天平只可用于固体材料和盛于安全容器中的液体称量、动物称量和比重称量。 · 不允许在超过最大允许载荷（包括表面皿）的情况下使用天平，否则可能损坏天平。 · 选择适当的环境（普利赛斯温度5～40℃，相对湿度25～85％），将天平置于稳定的工作台上，避免振动、阳光辐射、气流和过度的温度波动。

　　· 天平的水平

　　为了使天平能够良好地工作，天平必须处于水平的位置。调整两个水平控制的调整脚，使“水平泡”置于中间的位置。

　　· 天平的校准

　　这是正确使用电子天平必不可少的重要一步。

　　由于不同地方的重力加速度不一样，每台电子天平都要遵守物理称量的原则，在每个位置都要进行重力加速度的补偿调整。例如，在北京用电子天平称量为100g的物体，到了广州，如果不对电子天平进行校准，称量值将减少137.86mg。因此，天平在安装之后或每次搬动后都必须进行校准。

　　此外，由于环境温度的变化及波动直接影响传感器自身的温度变化，这会导致磁感应强度和流经线圈中的电流也随之发生变化，电磁力发生变化。所以电子天平在称量操作的过程中也要定期进行校正。

　　校准方法根据不同仪器有不同的校准方式。如普利赛斯电子天平就有通过ICM（智能校正模式）进行的外校、由自由选择的砝码进行的外校、用内置砝码进行内校、用内置砝码进行的自动内校。具体的步骤可参阅说明书。

　　· 天平的预热

　　电子天平在称量前要按说明书进行充分预热。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。当天平处于预热阶段时，随着内部温度升高，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。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。再利用回零／去皮功能，使显示回零，此时天平才处于真正可使用状态。

　　另外，电子天平通常都没有类似家用电器的电源开关，只要给天平通电，显示器上无显示，天平也已处于预热状态。天平上的“ON／OFF”键只是开关显示器而已。因此经常称量的天平不必拔掉电源，尤其是高准确度天平，在条件许可的情况下，长期不断电可保持天平始终处于预热状态。

　　· 当样品和容器的温度与天平称量室的温度不相同，存在一个温度差，此差异导致了沿称量容器外侧流动的不同方向的气流，此气流产生一个向上或向下的作用力，在这个动态空气浮力的作用下就会产生错误的称量结果。

　　· 手的温度对称量也有影响，要尽量减少这一人为因素。

　　· 为了减少样品吸湿性和挥发性的影响，对于这类样品要尽量减少称量时间或在密闭容器内进行。

　　3、电子天平的维护保养

　　· 定期用软刷或浸有柔和肥皂液的潮湿软绒布擦拭天平罩、称量盘下部、称量盘和支架上的灰尘。

　　称量盘和支架可以用自来水清洁。要注意的是所有部件要完全干燥后方可安装回天平。 · 不要让液体溅在天平内部、或与天平后面的设备连接口、变压器上。如有液体溅在天平上，天平必须立即断开电源并报告。

　　· 如果天平长时间不用，拔掉电源并做彻底的清洁，将其保存在无强烈抖动、无振动、无大的温度变化、无直接阳光辐射、不潮湿的地方，最好是放在原始的包装箱内储存。 · 称量室内放置干燥剂的问题

　　电光天平要加干燥剂是为了保护砝码。如果在电子天平称量室内放置干燥剂，干燥剂的吸水与放水形成了不同方向的气流，会引起空气浮力的变化，导致称量不稳定。因此，应将称量室内的干燥剂移走以保持稳定的称量环境。