奧豪斯小課堂|你不可不知的天平校準(zhǔn)的原理

實(shí)驗(yàn)員們都知道，實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和研究的規(guī)范性，都要求實(shí)驗(yàn)人員認(rèn)真維護(hù)每一款實(shí)驗(yàn)儀器。
電子天平的日常維護(hù)，則是每次使用前必不可少的預(yù)熱和校準(zhǔn)。
電子天平的校準(zhǔn)為什么這么重要呢？
本文將從天平內(nèi)部構(gòu)造的特性來為您講解天平校準(zhǔn)的原理及必要性，并為您介紹OHAUS電子天平的AutoCal自動(dòng)校準(zhǔn)功能及其優(yōu)勢(shì)。

1

什么是稱重傳感器，天平中的稱重傳感器如何工作？

在日常實(shí)驗(yàn)中必不可少的電子天平，屬于精密儀器。
稱重傳感器是電子天平里最核心的機(jī)電裝置，也是一種金屬物體。
當(dāng)它被施加載荷時(shí),會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)或彎曲。但這種整體變化幅度非常小。
以下圖為例，圖示為一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁力補(bǔ)償稱重傳感器。左圖為其空載狀態(tài)，右圖為負(fù)載狀態(tài)。
通過圖示，我們可以看到施加負(fù)載后，導(dǎo)致稱重傳感器產(chǎn)生彎曲或偏轉(zhuǎn)。

這樣的形變可能由物體重量或向下力形成，稱重傳感器會(huì)將這樣肉眼難以觀測(cè)到的物理形變，轉(zhuǎn)換成可量化的電信號(hào)。

2
金屬的熱脹冷縮可以忽略不計(jì)嗎？

眾所周知，溫度的變化會(huì)導(dǎo)致物體的熱脹冷縮。

從物理學(xué)角度來看，我們每天接觸到的所有物體，無(wú)論是固體、液體還是周圍的氣體，都是由被稱為原子的極小粒子組成。
在固體中，原子以特定方式排列，不允許做過多移動(dòng)。但是，當(dāng)一種物質(zhì)被加熱時(shí)，能量被吸收。這種吸收的能量增加了構(gòu)成它的原子的動(dòng)能，反過來又使原子占據(jù)更多的空間，從而使物體膨脹。反之，當(dāng)去除熱量時(shí)，儲(chǔ)存在給定材料的原子中的動(dòng)能減少，因此材料就會(huì)收縮。

這樣的現(xiàn)象，稱為熱脹冷縮。
通常來說，金屬等材料的膨脹和收縮幾乎可以忽略不計(jì)，也不會(huì)產(chǎn)生什么后果。但是，在高精度應(yīng)用中，即使極細(xì)微的熱脹冷縮也可能帶來挑戰(zhàn)。
電子天平非常精密敏銳，非工作情況下，外界環(huán)境的細(xì)微變化，也會(huì)使稱重傳感器發(fā)生彎曲和偏轉(zhuǎn)。

 

3
為什么必須要進(jìn)行校準(zhǔn)？

為保證電子天平的每次稱量都可以獲得最可靠的結(jié)果，我們必須降低環(huán)境變化的影響。天平校準(zhǔn)，就是這樣一種必要的手段。
校準(zhǔn)，即應(yīng)用已知質(zhì)量，檢查測(cè)量值和真實(shí)（已知）值是否匹配。
校準(zhǔn)（有時(shí)是）使用外部砝碼完成，但外部校準(zhǔn)有幾個(gè)缺點(diǎn)：

1. 操作繁瑣，耗時(shí)較長(zhǎng)；
2. ​必須妥善存放和處理外部砝碼——在某些情況下，與人體皮膚接觸會(huì)將一定量的油脂轉(zhuǎn)移到砝碼上足以使其超出允差范圍。

4
什么是內(nèi)部校準(zhǔn)？

即天平自帶的內(nèi)部校準(zhǔn)或內(nèi)部調(diào)整功能。
內(nèi)部校準(zhǔn)是一種內(nèi)置于天平中的機(jī)構(gòu)，由一個(gè)電機(jī)和一個(gè)或多個(gè)裝在天平內(nèi)部已知質(zhì)量的重物組成。
用戶可以啟動(dòng)一個(gè)過程，在這個(gè)過程中，內(nèi)部砝碼自動(dòng)加載至稱重傳感器，并根據(jù)預(yù)期值檢查測(cè)量值。
如果這些值不同，天平將自行調(diào)整以獲得給定負(fù)載的正確測(cè)量值。



內(nèi)部校準(zhǔn)機(jī)制消除了購(gòu)買和維護(hù)外部砝碼的需求，通常比外部調(diào)整更有效。

AutoCal
OHAUS天平自動(dòng)校準(zhǔn)功能

AutoCal ——是OHAUS利用內(nèi)部校準(zhǔn)功能，嵌入天平內(nèi)的一種自動(dòng)校準(zhǔn)機(jī)制。與普通的內(nèi)部校準(zhǔn)功能相比，它的智能和自動(dòng)化水平更高。
有AutoCal功能的電子天平，可以進(jìn)行自我監(jiān)控。
當(dāng)AutoCal機(jī)制檢測(cè)到溫度變化，或者到達(dá)設(shè)定的自動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)間間隔后，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)內(nèi)部校準(zhǔn)。
 

AutoCal自動(dòng)校準(zhǔn)實(shí)況
天平會(huì)在非工作時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)

功能點(diǎn)評(píng)
AutoCal自動(dòng)校準(zhǔn)機(jī)制，既可保證天平在當(dāng)前環(huán)境下保持精確的稱量服務(wù)，又能保證天平隨時(shí)進(jìn)行日常使用。
無(wú)需天平使用者手動(dòng)校準(zhǔn)和調(diào)整天平，為實(shí)驗(yàn)員節(jié)約了很多時(shí)間、也不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。

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