電子天平的誤差及保證其稱量準確度的剖析

謝文

（興安縣計量檢定測試所，廣西桂林，541300）

1 電子天平的主要工作原理分析

電子天平主要使用的是當前比較先進的電子控制技術，通過對電磁力平衡原理的應用，實現了物體的精確稱重。也就是在對物理質量進行測量的時候，通過電磁力和被測物體實現力平衡的原理，實現了物體重量的準確稱量。當在秤盤上放上重物或者是拿下重物的時候，天平會產生相應的不平衡的狀態，在這個過程當中可以通過位置檢測器，檢測到線圈的電磁圈中的實時位移狀況，通過對電磁力的有效補償使其產生電流上的變化，并且通過數字的方式來對稱重物體的重量進行測量。

圖1 電子天平內部工作示意圖

和其他的稱重天平的工作原理不同，電子天平所使用的是當前電子控制和測量技術，不管是通過任何的稱重方式和使用任何的電路結構，它對物體稱量基本都是依照電磁力平衡的原理。所以說，電子天平主要稱量特點就是在被測物體質量不同的時候，不需要通過測量砝碼的方式來進行稱重工作，而是使用的是電磁力和被測物體重力相平衡的方式來進行測量[1]。

電子天平的秤盤支架和線圈進行了連接，并且線圈的位置處于磁場當中，在其稱量的過程當中，其中被測物體的重力通過連接桿支架產生的作用，在線圈內部產生一定的磁通量，這個時候在磁場當中要是存在電流通過的時候，可以將線圈內部產生的電磁力F方向向上來表示為：

在該式當中：k為常數（和使用單位存在一定關系）；B為磁感應強度；L為線圈的中導線的長度；I是通過導線線圈導線電流的實際長度。電磁力F與秤盤上的被測物體重力大小的是相同的，方向實現相反來達到平衡的狀態，同時在彈簧片的作用下，使得秤盤的質量可以恢復到之前的位置上，也就是在對磁場實施處理的過程當中，對內部線圈的電流I和被測物體的重量成反比的情況，因此，要測量出電流中I就可以具體得到稱量物體質量m。要是電子天平的秤盤上加上或者是除去被測物體的時候，電子天平就可以產生相應的平衡狀態，在通過防止的檢測器或者是在線圈內部的電磁圈產生的瞬間位移之后，通過對PID的調節之后，使得電子天平可以產生一個變化量的電磁力，和被測物體的實際重量相抵消之后，使得線圈可以恢復到之前的位置上，進而達到一種全新的平衡狀態，這也是電子天平電磁力自動補償的電路原理。

2 影響電子天平稱量結果精確性的主要原因

2.1 電子天平存放的時間過長

電子天平本身就屬于一種精密的電子儀器，要是存入時間過長，就會造成其內部電子系統產生一定的誤差，進而造成實際的稱量結果出現了明顯的誤差。所以說，在使用電子天平實施稱重的過程當中，必須要將電子天平和外部環境同時處于一段時間之后，讓電子天平內部的各個部件可以充分的適應實時的工作環境，最大限度上降低系統產生的誤差，保證其具體的稱量結果的準確程度[2]。

2.2 重力加速度影響因素

電子天平的工作原理就是通過對傳感器構件的方法，將傳感器本身的重力傳遞到內部的重力數據分析模塊當中，通過對其中不同的電流信號的實施變化，進而可以測量出具體的重量數據結果，通過相關的知識可以分析出，在地球的重力加速度在不同的區域范圍內的大小是存在一定差異的，所以說，在進行一些精確性非常高的物體稱重的過程當中，所使用的重力加速度的值是不能使用規定的重力加速度的，電子天平必須要依照所測量的不同實施重點加速度來進行相應的補償。

3 降低天平秤稱量誤差的主要方法

3.1 保證電子天平使用環境

要想保證電子天平實際測量結果的準確性，必須要對其在測量過程中各個方面的影響因素進行分析，電子天平的使用環境就是其中一個比較重要的問題，同時也是在使用電子天平進行測量過程中最容易被人們所忽略的問題，但是環境因素對電子天平有著非常明顯的影響，所以說，在實際的測量過程當中，必須要保證對環境因素的充分重視，為電子天平的測量工作營造出一種優良的環境。

3.2 電子天平使用人員的操作要規范

在選擇電子天平的時候，相關的操作人員必須要充分的考慮到電子天平的具體型號是否充分的滿足稱重的具體要求，并且在其實際的使用過程當中，相關的工作人員需要對稱重的質量實施有效的保障，充分保證了電子天平在使用的過程當中，不會因為稱重物理的質量過大而產生損壞的情況，對電子天平的精確度選擇方面，還需要對所要稱重的物品的性質進行分析，不能一味的要求較高的稱重精確度，造成了不必要的經濟投入。

4 結束語

通過本文對電子天平的誤差及保證其稱量準確度分析和探討，從中我們可以充分的得出了對電子天平的精確性的影響因素是多個方面的，不能從其中單一的方面來進行考慮。在對電子天平運用的過程當中，必須要依照相關的測量步驟來進行稱重，這樣不但可以保證電子天平的使用壽命，同時還可以最大限度上提升電子天平的測量精確性，使其工作性能可以得到有效的提升，為人們的日常工作提供出了非常大的幫助。

參考文獻

[1]王剛.電子天平示值誤差原因分析及維護措施[J].科技創新與應用,2016(19):298.

[2]彭彬,李偵.試論電子天平示值誤差測量結果不確定度評定[J].黑龍江科技信息,2015(19):81.

[3]陳艷燕.影響電子天平的誤差因素及準確度控制措施研究[J].儀器儀表標準化與計量,2015(02):44-45+48.