电子天平原理及四角误差和线性误差的调修

徐娜

[摘 要]电子天平在很多领域都得到了十分广泛的应用，所以在应用的过程中，我们应该首先对电子天平运行的原理有一个比较充分的了解，然后才能在实际的操作中不断加强对其的认识，在运行的过程中，电子天平还非常容易出现四角误差和线性误差，这些误差会给实际的测量工作带来很多的不便，所以一定要采取相应的措施对其进行检修。

[关键词]传感器；四角误差；线性误差；调修.

中图分类号：S951.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0003-01

1 电子天平原理

电子天平在运行的过程中最为重要的就是传感器，如上文所述，传感器主要分为两大类，以下笔者结合自己的实际经验对这两大类传感器的运行原理进行减压奥的分析和阐述：

1.1 应变片式传感器

当秤盘出现空载现象时，所有应变片的电阻都是一致的，电压在通过桥式电路之后，放大器中是得不到电压的，如果秤盘上又一定的负载，应变片就会受到电荷的作用被拉伸，这样两个应变片当中的电阻就会增大，而两个应变片当中的电阻就会减小，这样就会有一小部分的电压传送到放大器中，经过放大器的放大和微处理器的处理其实际的情况就会被显示出来，显示出来的数据就是被称物体的实际重量。

1.2 电磁力式传感器

在电磁力式传感器运行的过程中，只要通电导体在磁场的运动中做切割运动就会产生一定的电磁力。

在传感器运行的过程中，线圈会做切割磁感线的运动，这样也就产生了传感器运行中所需要的电磁力，在电磁运动的过程中传感器会因为称盘上出现了一个重物而引起杠杆位置的变化，将这一变化数据经过放大器的放大就会加在线圈上，所以才会出现电磁力和被称物体在重量上的平衡效果，传感器运行的过程中，线圈的电阻强度和电流强度是完全一致的，所以在电阻值上也和称重物体的重量有着很强的对应关系，然后再经过微处理器的处理，就可以准确的显示出物体的实际重量。

2 电子天平四角误差调修

依照国际相关组织的建议，天平最大量程的三分之一和托盘最大半径的三分之一适合与天平的称量，四角误差产生的原因有很多种一种就是传感器自身在结构上存在着一定的问题，另一个就是在天平装配的过程中出现了一些问题，最大四角误差产生的原因一般都是上下杠杆的长度不是十分一致，影响了电子天平的测量精度。

首先是在挑选砝码的过程中一定要选择接近天平最大量程的整数数值，其次是砝码要放在天平称盘外侧的边缘位置。在称量的过程中一定要对称重传感器的轴线进行适当的调整，然后取出称量过程中需要的所有工具，在这个时候就可以看到两个黑色的胶帽，将它们取出来，然后就可以用螺丝对其进行适当的调整，这样就能够很好的对传感器的轴线进行适当的调整。下一步就是要对三点数据进行测量，将称盘的支撑称盘和补偿圈放回到原来的位置，然后按照相关的要求进行放置和读数，同时还要按照相关的要求显示出各个点的偏差。之后就是要对误差值最大出的螺丝钉进行适当的调整，用小螺丝刀对该螺丝进行小幅度的调整，如果误差显示为+就应该将螺丝刀按照反方向进行旋转，如果误差显示为-就应该按照顺时针的方向进行旋转。然后要对称盘施加一定的压力使其回到原点，最后就是要重复上述步骤，将误差的数值调整到合理的范围内。

3 电子天平线性误差的调修

天平本身的放大量与显示值不成线性变化，而是有偏差，即线性误差。这一误差是不能完全避免的，只能选择线性误系数小的组件以使误差尽量小。电子天平的线性误差的最大来源是由传感器内的永磁铁所产生的磁力线的非线性所引起的，这是不能避免的。为了保持天平的精度，通常天平厂家会设计独特的自动跟踪补偿电路，原理如下：由于放大组件和磁缸所产生的线性误差是在模数转换前，因此设计了—个线性补偿电路附加在模数转换器的共加点上将误差修正。我们可以调节可变电阻，调整所需要的补偿电压幅度以配合线性误差深度而使输入到模数转换器前已是一个没有偏差的仿真信号了。

此外，某些天平系列是利用软件进行线性补偿调整的，它是利用五点线性砝码补偿方式进行补偿。如图1所示.图1（a）是没有误差的理想曲线，图1（b）是由传感器和放大组件所产生的总误差曲线。我们利用线性补偿电路产生一条与磁铁和原有放大器相反的补偿线。A和两条曲线加在一起得到的曲线与理相曲线非常近，这样就达到了补偿的目的。天平出厂时，我们将线性调整在理想的范围内，即不大于3d。但当用户使用一段时间后，或者是经过长途运输后发现有轻微的偏差存在，我们便要对线性补偿进行调整，改变补偿曲线，以达到理想输出。

线性误差的检查方法：

通常我们选取五点法或三点法，即取零点，1/4负载，1/2负载，3/4负载和满载，或零点，l，2负载和满载作为检测点。注意：作线性检测用的砝码一定要达到天平的精度范围。以德国赛多利斯电子天平A200S为例，先在称盘上放半负载，显示100.0005g，再另加1009至称盘全负载，显示200.00009，则判断线性超差一10d，此时可以将天平外壳显示器底下左面有一个小黑胶盖，将胶盖取下，便可看见小孔内的可变电阻，用起子调节可变电阻，使天平的显示值为200.00059左右。然后取下两个1009砝码，按除皮键使显示器回零。再放1009砝码，显示值为100.0003g，再加上一个1009砝码，显示200.0007g，在200.0003g和200.0009g之间，即在线性容许范围内，说明线性已调整好。

4 电子天平的性能指标

4.1 不变性

电子天平示值的不变性，是指天平在相同条件下，多次测定同一物体，所得测定结果的一致程度。对于电子天平，依然有天平示值的不变性，比如对电子天平重复性，再现性的控制，对电子天平零位及回零误差的控制，对电子天平空载或加载时，电子天平在规定时间的电子天平示值漂移的控制。

4.2 灵敏性

电子天平的灵敏性，就是天平能觉察出放在天平衡量盘上的物体质量改变量的能力。电子天平的灵敏性，可以通过角灵敏度，或线灵敏度，或分度灵敏度，或数字（分度）灵敏度来表示。对于电子天平，主要是通过分度灵敏度，或数字灵敏度来表示的。天平能觉察出来的质量改变量越小，则说明天平越灵敏，可见对于电子天平来说，天平的灵敏度依然是判定天平优劣的重要性能之一。

5 结语

电子天平是一种高精度的测量仪器，其能够使用在各种实验室当中，在电子天平使用的过程中一定要对其运行原理进行简要的了解，这样才能更好的保证相关人员在操作的过程中能够对其进行正确的使用，对四角误差的有效控制能够更好的保证电子天平的测量精度，同时在实际的工作中还应该掌握一定的检修方法，这样才能保证其功能能够得以正常的发挥。

参考文献

[1] 殷卫宁.电子秤维修[M].北京：电子工业出版社，1995.

[2] 薛靓.浅谈质量比较仪[J].实用测试技术，2001，27（5）：30.