浅析电子天平的电磁平衡技术.pdf

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1、104《电气开关》(2016．No．2)文章编号：1004—289X(2016)02—0104—02浅析电子天平的电磁平衡技术李郝鹏(沈阳计量测试院，辽宁沈阳110000)摘要：电子天平目前广泛应用于企业和实验室测定物体的质量。电子天平的核心部件是称重传感器，而应用最广泛的电磁传感器就是应用了电磁平衡技术。本文就电磁平衡技术进行了简单的分析阐述。关键词：电子天平；线圈；电磁平衡中图分类号：TM93文献标识码：BElectromagneticForceBalanceTechnologyofElectron

2、icBalanceL／Hao-peng(ShenyangMetrologyTestingInstitute，Shenyang110000，China)Abstract：Theelectronicbalanceiswidelyusedintheenterpriseandthelaboratorytomeasurethequalityoftheob—ject．Thecorecomponentoftheelectronicbalanceistheweighingsensor，andthemostwidelyu

3、sedelectromagneticsen—soristheapplicationoftheelectromagneticbalancetechnology．Inthispaper，asimpleanalysisoftheelectromagneticbalancingtechnologyisdescribed．Keywords：electronicbalance；coil；electromagneticbalance天平作为一种广泛使用的计量器具，被大家所熟知。通常天平分为机械天平和电子天平两大类。其

4、中机械天平应用杠杆平衡原理，电子天平则主要由秤盘、称重传感器、位置检测器、PID调节器、功率放大器、低通滤波器、模数(A／D)转换器、微计算机、显示器、机壳、底脚等部件组成。其工作原理见图1。体回路放滤大波器器图1电子天平的工作原理电子天平的核心部件是称重传感器，主要有应变图2电磁式传感器示意图式传感器、电容式传感器、电磁式传感器三种。最常使用的就是电磁式传感器，如图2，应用的就是电磁平衡上运用闭环式电磁力平衡原理，即用电磁力平衡负荷技术。量来取得平衡，测量发生电磁力所需电量，是在动态平电磁平衡技术，就

5、是利用磁场中流过的电流所产衡下通过光电传感器检出位移信号，经前置放大，PID生的力来平衡作用于被称物质量的重力，利用磁悬原调解器，功率放大器放大后转换成电流，输入到线圈理的电子天平在结构上通常采用恒弹性簧片作为弹性中，该电流所产生的力来平衡加载物的重量，采用零位支点，他与梁杆组成平行四边行的罗帕尔机构，在电路i贝4定法，其0量精度高，这个电流经一高精度取样电阻《电气开关》(2016．No，2)105转换成电压信号，通过A／D转换器变成数字量送入计F=3=mg，即：Km(5)算机进行加处理，最后显示其质量

6、结果。式中K==常数，由(5)可以得出重要的结根据物理学中电流的力效应原理，处于磁场中通论：测定物体的质量如果是采用以上电磁力平衡方式过电流的导线或线圈将产生一种电磁力，其方向可用的话，则在电磁中流过线圈的电流，就与被称物体的左手定则来判定，假设通过线圈电流的方向，和磁场质量成正比，我们知道，被称物体的质量有大有小，如方向B如图3所示。果相应的使通过线圈的电流，也有大有小，如果相应的使通过线圈的电流，也有大有小，即使通过线圈的电流随着被称物体质量的变化而成正比地变化，那么就可以使通过此电流的线圈所产生的

7、力与相应的被称物体的重力相平衡。现在许多电子天平就是采用电流控制电路等环节来实现这种关系的，这也是目前电子天平最基本的工作原理。虽然电子天平在设计时使电流通过线圈所产生的电磁力与秤盘上被称物体的重力大小相等方向相反而平衡，在弹性簧片的作用下，使秤盘支架回复到原来的’图3线圈电流和磁场不意图位置，即回零式，但实际上秤盘及连在一起的线圈会产生极微小的位移5，他与被称物体的质量成正比，即：则线圈电磁力F的方向向上，其大小关系式有：S=KmF=KlBLI设位移信号通过光电传感器变成电信号，经前置式中为常数(与使

8、用单位制有关)。曰为磁感放大，取样保持电路，经PID调节器动态调节后，得到应强度，L为导线长度，，为通过导线电流的强度。假一个大小随被称物体质量不同而成正比例变化的模拟设通过线圈电流的方向和磁场方向如图3所示，则线电压信号，此电压信号变换成电流信号，通过功率放大圈的磁力方向向上，其大小关系式有：器驱动线圈，产生一个大小与被称物体重力相等方向E=KlB~rDWI(1)的力F，最终使线圈支架达到平衡状态。式中为常数，为磁钢中的磁感应强度，D为参