电子天平的原理、结构及使用维护方法的思考

吴颖 余妍熹

摘 要： 电子天平作为物体重力称量装置，以其称量准确性、可靠性、时效性、自动检测与校准等优势，在计量领域占据重要地位，并被广发应用到各领域各行业的计量工作中。本文在经验总结与归纳的基础上，就电子天平工作原理、结构构成以及使用维护方法进行了简要分析，以期对电子天平基础知识具有更为准确、全面的了解与掌握。

关键词： 电子天平;基本原理;维护方法

引言：

随着各领域各行业规模化发展向高质量发展的转化，计量工具得到广泛应用。在此背景下，基于现代电子技术创新发展与应用下，形成的电子天平，以其称量精度高、可靠性强等特征，逐渐取代机械天平被应用于各领域计量工作中。对此，准确掌握电子天平基础知识，包括原理、结构构成、使用维护方法等，可有效实现其作用的充分发挥，降低不必要损失的产生。以下为电子天平相关知识的总结，以期为有关工作人员实践工作提供有益帮助。

1电子天平工作的基础原理

电子天平（electronic balance）是电子技术创新发展与应用下，形成的用以称量物体质量的天平，具有灵敏性高、称量准确性强、精度稳定性高等特征以及简单自动校准与自我保护优势[1]。通常情况下，电子天平称重原理如下：其一，电子天平在空载状况下，传感器应变片阻值一定，电压过电路后所产生的数值一定，当电子天平载重后，应变片受物体重力作用影响，出现拉伸，其阻值发生改变，电压过电路后，在放大器上显示的电压数值发生改变，从而实现对物体重量的有效测量[1]。其二，电子天平利用电磁力平衡原理，在电磁力传感器应用下，使其载重后，受物体重力作用影响，磁力传感器线圈产生等重力大小、反方向的电磁力，出现之相应的电信号，电信号为实现物体重力的平衡，在整流与放大后，促使线圈电流出现变化。通常情況下，其电流强度将与称重物体重力呈正比例关系，从而改变了电阻电压值。电子天平模拟系统能够根据这一变化，实现电信号科学处理，完成对被测物体质量的计算，并将测量结果在电子天平显示器中进行直观显示。相对于传统天平而言，基于电磁力平衡原理应用下的电子天平无需利用砝码进行称量，其操作更为简便，测量的稳定性与精准度更高[2]。与此同时，随着电子技术、传感技术等的不断创新，电子天平类型增多，测量精度提高。例如，Mettler的UMT2型电子天平能够称量2g～5g，标尺分度值小于最大称量的10-6;Sartoruis的M25D型电子天平能够称量20g～100g，标尺分度值小于最大称量的10-5。此外，多数电子天平也具有净重称量、累加称量、数值在线输出与自动化计算等功能，其实用性更强，应用范围更广。

2电子天平的结构构成

由电子天平工作基本原理可知：电子天平是多技术综合应用产物，包括电子控制技术、模拟数字技术、计算机处理技术、传感技术等，相对于传统天平而言，结构精密度更高，主要由秤盘、传感器、位置检测装置、模数转化器、放大器、滤波器、PID（proportion-integral-differential，比例—积分—微分）控制器、微计算机、水平仪、保护装置、底脚、显示器等部件共同构成[3]。其中秤盘为物体承载装置，以圆形、方形居多，主要由金属材料制成;传感器为电子天平核心设备，位于秤盘之下，由线圈、磁钢等元件组成，是电磁力产生与电信号传输的主要设备;位置检测装置，多由红外发光管与光敏电池组构成，主要是将物体重力作用下产生力以电信号的形式输出;模数转化器是实现信号有效转化的关键所在，灵敏度较高，能够实现电子天平的自动调零;放大器与滤波器是信号处理的关键设备，能够将微弱信号放大，去除信号干扰，有利于保证电子天平计量准确性;PID调节器主要针对传感器作业，在提升传感器稳定性上发挥重要的作用;微计算机能够将转化的数字信号进行处理，使电子天平具备自动化查询、存储、计算等功能;水平仪、保护机壳以及底脚皆属保护与调解装置，分别起“位置协调”、“元器件保护”、“系统支撑”的作用;显示器则主要用于将计量结果以数字的形式进行展示。

3电子天平的使用维护方法

为保证电子天平应用作用的充分发挥，在使用维护过程中应注意以下几点：（1）电子天平使用需做好预热工作，通过通电预热使其保持良好平衡状态，

降低使用过程中发热件对电子天平构件稳定性、可靠性的影响。

（2）电子天平使用时需遵循一定原则，如天平放置要稳、要平;所称量物

体重量应控制在电子天平称量范围内;电子天平开关开启后，应位于零位等。

（3）明确认知与掌握电子天平各控制键与功能键作用与操作方法，注意按

键力度的有效控制，提升操作行为的标准性与规范性。

（4）在日常管理与维护中，做好校准检验工作。可通过灵敏度检验，评价

电子天平实用性;通过重复性检验，衡量电子天平精准度与稳定性，避免测量误差的产生;通过最大允许误差值检验，验证电子天平是否符合有关规定，掌握电子天平精准度等级。

（5）在日常管理与维护中，应明确认知环境对电子天平存在的影响，保持

电子天平使用环境的清洁。在此过程中，可通过配置防风、防尘罩，降低杂物、灰尘对电子天平元器件性能的影响;通过定期清扫，保持电子天平洁净;如果长期不使用电子天平，需做好存储工作，避免杂质与杂物损坏天平，同时在重新使用电子天平时，应做好校准与性能检修工作，针对天平存在的问题进行及时处理与修复，使其在使用之前能够恢复到最佳状态。

结论：

以电磁力平衡原理为基础的电子天平，其构件精密性较高，在应用过程中需保证操作的规范性，测量精度要求的有效满足。对此，相关工作人员应明确认识与掌握电子天平基础知识，能够做到使用正确、操作规范、养护管理到位，促进电子天平应用作用的充分发挥。

参考文献

[1]黄力文.电子天平的原理、结构及使用维护方法的思考[J].电子测试，2018（14）：132-133.

[2]李红杰.电子天平计量检定的影响因素及解决措施[J].工程技术研究，2018（05）：140-141.

[3]李臻祎.电子天平使用人员应掌握的基础知识[J].科技创新导报，2018，15（06）：21+23.