吳穎 余妍熹

摘 要： 電子天平作為物體重力稱量裝置，以其稱量準(zhǔn)確性、可靠性、時效性、自動檢測與校準(zhǔn)等優(yōu)勢，在計量領(lǐng)域占據(jù)重要地位，并被廣發(fā)應(yīng)用到各領(lǐng)域各行業(yè)的計量工作中。本文在經(jīng)驗總結(jié)與歸納的基礎(chǔ)上，就電子天平工作原理、結(jié)構(gòu)構(gòu)成以及使用維護方法進行了簡要分析，以期對電子天平基礎(chǔ)知識具有更為準(zhǔn)確、全面的了解與掌握。

關(guān)鍵詞： 電子天平;基本原理;維護方法

引言：

隨著各領(lǐng)域各行業(yè)規(guī)模化發(fā)展向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)化，計量工具得到廣泛應(yīng)用。在此背景下，基于現(xiàn)代電子技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用下，形成的電子天平，以其稱量精度高、可靠性強等特征，逐漸取代機械天平被應(yīng)用于各領(lǐng)域計量工作中。對此，準(zhǔn)確掌握電子天平基礎(chǔ)知識，包括原理、結(jié)構(gòu)構(gòu)成、使用維護方法等，可有效實現(xiàn)其作用的充分發(fā)揮，降低不必要損失的產(chǎn)生。以下為電子天平相關(guān)知識的總結(jié)，以期為有關(guān)工作人員實踐工作提供有益幫助。

1電子天平工作的基礎(chǔ)原理

電子天平（electronic balance）是電子技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用下，形成的用以稱量物體質(zhì)量的天平，具有靈敏性高、稱量準(zhǔn)確性強、精度穩(wěn)定性高等特征以及簡單自動校準(zhǔn)與自我保護優(yōu)勢[1]。通常情況下，電子天平稱重原理如下：其一，電子天平在空載狀況下，傳感器應(yīng)變片阻值一定，電壓過電路后所產(chǎn)生的數(shù)值一定，當(dāng)電子天平載重后，應(yīng)變片受物體重力作用影響，出現(xiàn)拉伸，其阻值發(fā)生改變，電壓過電路后，在放大器上顯示的電壓數(shù)值發(fā)生改變，從而實現(xiàn)對物體重量的有效測量[1]。其二，電子天平利用電磁力平衡原理，在電磁力傳感器應(yīng)用下，使其載重后，受物體重力作用影響，磁力傳感器線圈產(chǎn)生等重力大小、反方向的電磁力，出現(xiàn)之相應(yīng)的電信號，電信號為實現(xiàn)物體重力的平衡，在整流與放大后，促使線圈電流出現(xiàn)變化。通常情況下，其電流強度將與稱重物體重力呈正比例關(guān)系，從而改變了電阻電壓值。電子天平模擬系統(tǒng)能夠根據(jù)這一變化，實現(xiàn)電信號科學(xué)處理，完成對被測物體質(zhì)量的計算，并將測量結(jié)果在電子天平顯示器中進行直觀顯示。相對于傳統(tǒng)天平而言，基于電磁力平衡原理應(yīng)用下的電子天平無需利用砝碼進行稱量，其操作更為簡便，測量的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)度更高[2]。與此同時，隨著電子技術(shù)、傳感技術(shù)等的不斷創(chuàng)新，電子天平類型增多，測量精度提高。例如，Mettler的UMT2型電子天平能夠稱量2g～5g，標(biāo)尺分度值小于最大稱量的10-6;Sartoruis的M25D型電子天平能夠稱量20g～100g，標(biāo)尺分度值小于最大稱量的10-5。此外，多數(shù)電子天平也具有凈重稱量、累加稱量、數(shù)值在線輸出與自動化計算等功能，其實用性更強，應(yīng)用范圍更廣。

2電子天平的結(jié)構(gòu)構(gòu)成

由電子天平工作基本原理可知：電子天平是多技術(shù)綜合應(yīng)用產(chǎn)物，包括電子控制技術(shù)、模擬數(shù)字技術(shù)、計算機處理技術(shù)、傳感技術(shù)等，相對于傳統(tǒng)天平而言，結(jié)構(gòu)精密度更高，主要由秤盤、傳感器、位置檢測裝置、模數(shù)轉(zhuǎn)化器、放大器、濾波器、PID（proportion-integral-differential，比例—積分—微分）控制器、微計算機、水平儀、保護裝置、底腳、顯示器等部件共同構(gòu)成[3]。其中秤盤為物體承載裝置，以圓形、方形居多，主要由金屬材料制成;傳感器為電子天平核心設(shè)備，位于秤盤之下，由線圈、磁鋼等元件組成，是電磁力產(chǎn)生與電信號傳輸?shù)闹饕O(shè)備;位置檢測裝置，多由紅外發(fā)光管與光敏電池組構(gòu)成，主要是將物體重力作用下產(chǎn)生力以電信號的形式輸出;模數(shù)轉(zhuǎn)化器是實現(xiàn)信號有效轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵所在，靈敏度較高，能夠?qū)崿F(xiàn)電子天平的自動調(diào)零;放大器與濾波器是信號處理的關(guān)鍵設(shè)備，能夠?qū)⑽⑷跣盘柗糯?，去除信號干擾，有利于保證電子天平計量準(zhǔn)確性;PID調(diào)節(jié)器主要針對傳感器作業(yè)，在提升傳感器穩(wěn)定性上發(fā)揮重要的作用;微計算機能夠?qū)⑥D(zhuǎn)化的數(shù)字信號進行處理，使電子天平具備自動化查詢、存儲、計算等功能;水平儀、保護機殼以及底腳皆屬保護與調(diào)解裝置，分別起“位置協(xié)調(diào)”、“元器件保護”、“系統(tǒng)支撐”的作用;顯示器則主要用于將計量結(jié)果以數(shù)字的形式進行展示。

3電子天平的使用維護方法

為保證電子天平應(yīng)用作用的充分發(fā)揮，在使用維護過程中應(yīng)注意以下幾點：（1）電子天平使用需做好預(yù)熱工作，通過通電預(yù)熱使其保持良好平衡狀態(tài)，

降低使用過程中發(fā)熱件對電子天平構(gòu)件穩(wěn)定性、可靠性的影響。

（2）電子天平使用時需遵循一定原則，如天平放置要穩(wěn)、要平;所稱量物

體重量應(yīng)控制在電子天平稱量范圍內(nèi);電子天平開關(guān)開啟后，應(yīng)位于零位等。

（3）明確認(rèn)知與掌握電子天平各控制鍵與功能鍵作用與操作方法，注意按

鍵力度的有效控制，提升操作行為的標(biāo)準(zhǔn)性與規(guī)范性。

（4）在日常管理與維護中，做好校準(zhǔn)檢驗工作?？赏ㄟ^靈敏度檢驗，評價

電子天平實用性;通過重復(fù)性檢驗，衡量電子天平精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性，避免測量誤差的產(chǎn)生;通過最大允許誤差值檢驗，驗證電子天平是否符合有關(guān)規(guī)定，掌握電子天平精準(zhǔn)度等級。

（5）在日常管理與維護中，應(yīng)明確認(rèn)知環(huán)境對電子天平存在的影響，保持

電子天平使用環(huán)境的清潔。在此過程中，可通過配置防風(fēng)、防塵罩，降低雜物、灰塵對電子天平元器件性能的影響;通過定期清掃，保持電子天平潔凈;如果長期不使用電子天平，需做好存儲工作，避免雜質(zhì)與雜物損壞天平，同時在重新使用電子天平時，應(yīng)做好校準(zhǔn)與性能檢修工作，針對天平存在的問題進行及時處理與修復(fù)，使其在使用之前能夠恢復(fù)到最佳狀態(tài)。

結(jié)論：

以電磁力平衡原理為基礎(chǔ)的電子天平，其構(gòu)件精密性較高，在應(yīng)用過程中需保證操作的規(guī)范性，測量精度要求的有效滿足。對此，相關(guān)工作人員應(yīng)明確認(rèn)識與掌握電子天平基礎(chǔ)知識，能夠做到使用正確、操作規(guī)范、養(yǎng)護管理到位，促進電子天平應(yīng)用作用的充分發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1]黃力文.電子天平的原理、結(jié)構(gòu)及使用維護方法的思考[J].電子測試，2018（14）：132-133.

[2]李紅杰.電子天平計量檢定的影響因素及解決措施[J].工程技術(shù)研究，2018（05）：140-141.

[3]李臻祎.電子天平使用人員應(yīng)掌握的基礎(chǔ)知識[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（06）：21+23.