電子天平原理及四角誤差和線性誤差的調修

【摘 要】電子天平在很多領域都得到了十分廣泛的應用，所以在應用的過程中，我們應該首先對電子天平運行的原理有一個比較充分的了解，然后才能在實際的操作中不斷加強對其的認識，在運行的過程中，電子天平還非常容易出現四角誤差和線性誤差，這些誤差會給實際的測量工作帶來很多的不便，所以一定要采取相應的措施對其進行檢修。

【關鍵詞】傳感器；四角誤差；線性誤差；調修

電子天平的傳感器主要分為兩種，一種是應變式傳感器，另外一種是電磁式傳感器，二者在運行的過程中所使用的原理也是十分不同的，前者使用的是電阻應變原理，而后者使用的是電磁力平衡原理，在電子天平的四角誤差上應該使用三點法進行相關誤差的檢測，通過對螺絲釘進行適當的調整來使得整個傳感器的誤差逐漸減小，另外一種就是通過對電阻的調整來對誤差進行有效的檢修和控制。

1.電子天平原理

電子天平在運行的過程中最為重要的就是傳感器，如上文所述，傳感器主要分為兩大類，以下筆者結合自己的實際經驗對這兩大類傳感器的運行原理進行減壓奧的分析和闡述：

1.1應變片式傳感器

當秤盤出現空載現象時，所有應變片的電阻都是一致的，電壓在通過橋式電路之后，放大器中是得不到電壓的，如果秤盤上又一定的負載，應變片就會受到電荷的作用被拉伸，這樣兩個應變片當中的電阻就會增大，而兩個應變片當中的電阻就會減小，這樣就會有一小部分的電壓傳送到放大器中，經過放大器的放大和微處理器的處理其實際的情況就會被顯示出來，顯示出來的數據就是被稱物體的實際重量。

1.2電磁力式傳感器

在電磁力式傳感器運行的過程中，只要通電導體在磁場的運動中做切割運動就會產生一定的電磁力。

在傳感器運行的過程中，線圈會做切割磁感線的運動，這樣也就產生了傳感器運行中所需要的電磁力，在電磁運動的過程中傳感器會因為稱盤上出現了一個重物而引起杠桿位置的變化，將這一變化數據經過放大器的放大就會加在線圈上，所以才會出現電磁力和被稱物體在重量上的平衡效果，傳感器運行的過程中，線圈的電阻強度和電流強度是完全一致的，所以在電阻值上也和稱重物體的重量有著很強的對應關系，然后再經過微處理器的處理，就可以準確的顯示出物體的實際重量。

2.電子天平四角誤差調修

依照國際相關組織的建議，天平最大量程的三分之一和托盤最大半徑的三分之一適合與天平的稱量，四角誤差產生的原因有很多種一種就是傳感器自身在結構上存在著一定的問題，另一個就是在天平裝配的過程中出現了一些問題，最大四角誤差產生的原因一般都是上下杠桿的長度不是十分一致，影響了電子天平的測量精度。

如果在四角誤差檢測的過程中發現其誤差值已經超過了最大的限度，相關人員就要對天平的四角誤差進行及時的調整，在調整的過程中還有許多需要注意的事項，以下筆者對其進行簡要的歸納和總結。

首先是在挑選砝碼的過程中一定要選擇接近天平最大量程的整數數值，其次是砝碼要放在天平稱盤外側的邊緣位置。在稱量的過程中一定要對稱重傳感器的軸線進行適當的調整，然后取出稱量過程中需要的所有工具，在這個時候就可以看到兩個黑色的膠帽，將它們取出來，然后就可以用螺絲對其進行適當的調整，這樣就能夠很好的對傳感器的軸線進行適當的調整。下一步就是要對三點數據進行測量，將稱盤的支撐稱盤和補償圈放回到原來的位置，然后按照相關的要求進行放置和讀數，同時還要按照相關的要求顯示出各個點的偏差。之后就是要對誤差值最大出的螺絲釘進行適當的調整，用小螺絲刀對該螺絲進行小幅度的調整，如果誤差顯示為+就應該將螺絲刀按照反方向進行旋轉，如果誤差顯示為-就應該按照順時針的方向進行旋轉。然后要對稱盤施加一定的壓力使其回到原點，最后就是要重復上述步驟，將誤差的數值調整到合理的范圍內。

3.電子天平線性誤差的調修

天平本身的放大量與顯示值不成線性變化，而是有偏差，即線性誤差。這一誤差是不能完全避免的，只能選擇線性誤系數小的組件以使誤差盡量小。電子天平的線性誤差的最大來源是由傳感器內的永磁鐵所產生的磁力線的非線性所引起的，這是不能避免的。為了保持天平的精度，通常天平廠家會設計獨特的自動跟蹤補償電路，原理如下：由于放大組件和磁缸所產生的線性誤差是在模數轉換前，因此設計了—個線性補償電路附加在模數轉換器的共加點上將誤差修正。我們可以調節可變電阻，調整所需要的補償電壓幅度以配合線性誤差深度而使輸入到模數轉換器前已是一個沒有偏差的仿真信號了。

此外，某些天平系列是利用軟件進行線性補償調整的，它是利用五點線性砝碼補償方式進行補償。如圖1所示.圖1（a）是沒有誤差的理想曲線，圖1（b）是由傳感器和放大組件所產生的總誤差曲線。我們利用線性補償電路產生一條與磁鐵和原有放大器相反的補償線。A和兩條曲線加在一起得到的曲線與理相曲線非常近，這樣就達到了補償的目的。天平出廠時，我們將線性調整在理想的范圍內，即不大于3d。但當用戶使用一段時間后，或者是經過長途運輸后發現有輕微的偏差存在，我們便要對線性補償進行調整，改變補償曲線，以達到理想輸出。

圖1 線性誤差的補償

線性誤差的檢查方法：

通常我們選取五點法或三點法，即取零點，1/4負載，1/2負載，3/4負載和滿載，或零點，l，2負載和滿載作為檢測點。注意：作線性檢測用的砝碼一定要達到天平的精度范圍。以德國賽多利斯電子天平A200S為例，先在稱盤上放半負載，顯示100.0005g，再另加1009至稱盤全負載，顯示200.00009，則判斷線性超差一10d，此時可以將天平外殼顯示器底下左面有一個小黑膠蓋，將膠蓋取下，便可看見小孔內的可變電阻，用起子調節可變電阻，使天平的顯示值為200.00059左右。然后取下兩個1009砝碼，按除皮鍵使顯示器回零。再放1009砝碼，顯示值為100.0003g，再加上一個1009砝碼，顯示200.0007g，在200.0003g和200.0009g之間，即在線性容許范圍內，說明線性已調整好。

4.電子天平的性能指標

4.1不變性

電子天平示值的不變性，是指天平在相同條件下，多次測定同一物體，所得測定結果的一致程度。對于電子天平，依然有天平示值的不變性，比如對電子天平重復性，再現性的控制，對電子天平零位及回零誤差的控制，對電子天平空載或加載時，電子天平在規定時間的電子天平示值漂移的控制。

4.2靈敏性

電子天平的靈敏性，就是天平能覺察出放在天平衡量盤上的物體質量改變量的能力。電子天平的靈敏性，可以通過角靈敏度，或線靈敏度，或分度靈敏度，或數字（分度）靈敏度來表示。對于電子天平，主要是通過分度靈敏度，或數字靈敏度來表示的。天平能覺察出來的質量改變量越小，則說明天平越靈敏，可見對于電子天平來說，天平的靈敏度依然是判定天平優劣的重要性能之一。

5.結語

電子天平是一種高精度的測量儀器，其能夠使用在各種實驗室當中，在電子天平使用的過程中一定要對其運行原理進行簡要的了解，這樣才能更好的保證相關人員在操作的過程中能夠對其進行正確的使用，對四角誤差的有效控制能夠更好的保證電子天平的測量精度，同時在實際的工作中還應該掌握一定的檢修方法，這樣才能保證其功能能夠得以正常的發揮。

【參考文獻】

[1]殷衛寧.電子秤維修[M].北京：電子工業出版社，1995.

[2]薛靚.淺談質量比較儀[J].實用測試技術，2001，27（5）：30.