千分位精密电子天平的工作原理主要基于电磁力平衡原理,以下是详细的解析:
1.核心部件及连接方式
秤盘与线圈:电子天平的核心部件包括秤盘、支架连杆、线圈和磁场。秤盘通过支架连杆与线圈相连,线圈置于磁场中,且与磁力线垂直。这种结构设计使得秤盘上的物体重量能够通过连杆传递到线圈上。
2.称重原理
电磁力与重力平衡:当秤盘上放置被测物体时,物体的重力通过连杆作用在线圈上。此时,如果给线圈通电,线圈会在磁场中产生一个向上的电磁力。根据电磁基本理论,通电的导线在磁场中将产生电磁力或称安培力,力的方向、磁场方向、电流方向三者互相垂直。当磁场强度不变时,产生的电磁力大小与流过线圈的电流强度成正比。通过调节流过线圈的电流大小,使电磁力与被测物体的重力相等,即达到电磁力与重力的平衡状态。此时,位移传感器处于预定的中心位置,表明系统达到了平衡。
电流与质量的关系:由于电磁力与被测物体的重力大小相等、方向相反,且电磁力与流过线圈的电流成正比,所以被测物体的质量与流过线圈的电流也成正比关系。只要测出流过线圈的电流大小,就可以知道被测物体的质量。
3.千分位精密电子天平自动补偿电路
检测位移变化:当秤盘上的物体质量发生变化时,会破坏原有的平衡状态,导致秤盘产生位移。位置检测器能够检测到线圈在磁钢中的瞬态位移。
调整电流恢复平衡:检测到位移后,位置检测器将位移信号传输给电磁力自动补偿电路。该电路会根据位移的大小和方向,经PID调节器和前置放大器产生一个变化量输出,进而改变流经线圈的电流大小。随着电流的变化,电磁力也会相应变化,从而使秤盘回到原来的位置,达到新的平衡状态。这样,通过不断调整电流来补偿物体质量变化引起的位移,保证了测量的准确性。
4.数字显示
模数转换:流经线圈的电流变化会被转换为数字信号,这一过程通常由模数转换器(ADC)完成。ADC将连续的电流信号转换为计算机能够处理的数字形式。
数据显示:经过转换后的数字信号会通过显示屏或其他输出设备进行呈现,直接显示出被测物体的质量数值,方便用户读取和使用。
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