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奥豪斯小课堂|你不可不知的天平校准的原理

奥豪斯小课堂|你不可不知的天平校准的原理


实验员们都知道,实验的严谨性和研究的规范性,都要求实验人员认真维护每一款实验仪器。
电子天平的日常维护,则是每次使用前必不可少的预热和校准。
电子天平的校准为什么这么重要呢?
本文将从天平内部构造的特性来为您讲解天平校准的原理及必要性,并为您介绍OHAUS电子天平的AutoCal自动校准功能及其优势。

1

什么是称重传感器,天平中的称重传感器如何工作?

在日常实验中必不可少的电子天平,属于精密仪器。
称重传感器是电子天平里最核心的机电装置,也是一种金属物体。
当它被施加载荷时,会发生偏转或弯曲。但这种整体变化幅度非常小。
以下图为例,图示为一个简单的电磁力补偿称重传感器。左图为其空载状态,右图为负载状态。
通过图示,我们可以看到施加负载后,导致称重传感器产生弯曲或偏转。

这样的形变可能由物体重量或向下力形成,称重传感器会将这样肉眼难以观测到的物理形变,转换成可量化的电信号。

2
金属的热胀冷缩可以忽略不计吗?

众所周知,温度的变化会导致物体的热胀冷缩。

从物理学角度来看,我们每天接触到的所有物体,无论是固体、液体还是周围的气体,都是由被称为原子的极小粒子组成。
在固体中,原子以特定方式排列,不允许做过多移动。但是,当一种物质被加热时,能量被吸收。这种吸收的能量增加了构成它的原子的动能,反过来又使原子占据更多的空间,从而使物体膨胀。反之,当去除热量时,储存在给定材料的原子中的动能减少,因此材料就会收缩。

这样的现象,称为热胀冷缩。
通常来说,金属等材料的膨胀和收缩几乎可以忽略不计,也不会产生什么后果。但是,在高精度应用中,即使极细微的热胀冷缩也可能带来挑战。
电子天平非常精密敏锐,非工作情况下,外界环境的细微变化,也会使称重传感器发生弯曲和偏转。

 

3
为什么必须要进行校准?

为保证电子天平的每次称量都可以获得最可靠的结果,我们必须降低环境变化的影响。天平校准,就是这样一种必要的手段。
校准,即应用已知质量,检查测量值和真实(已知)值是否匹配。
校准(有时是)使用外部砝码完成,但外部校准有几个缺点:

  1. 操作繁琐,耗时较长;
  2. ?必须妥善存放和处理外部砝码——在某些情况下,与人体皮肤接触会将一定量的油脂转移到砝码上足以使其超出允差范围。

4
什么是内部校准?

即天平自带的内部校准或内部调整功能。
内部校准是一种内置于天平中的机构,由一个电机和一个或多个装在天平内部已知质量的重物组成。
用户可以启动一个过程,在这个过程中,内部砝码自动加载至称重传感器,并根据预期值检查测量值。
如果这些值不同,天平将自行调整以获得给定负载的正确测量值。
内部校准机制消除了购买和维护外部砝码的需求,通常比外部调整更有效。

 

AutoCal
OHAUS天平自动校准功能

AutoCal ——是OHAUS利用内部校准功能,嵌入天平内的一种自动校准机制。与普通的内部校准功能相比,它的智能和自动化水平更高。
有AutoCal功能的电子天平,可以进行自我监控。
当AutoCal机制检测到温度变化,或者到达设定的自动校准时间间隔后,就会自动触发内部校准。

AutoCal自动校准实况
天平会在非工作时间进行自动校准

功能点评
AutoCal自动校准机制,既可保证天平在当前环境下保持精确的称量服务,又能保证天平随时进行日常使用。
无需天平使用者手动校准和调整天平,为实验员节约了很多时间、也不会影响实验的顺利进行。

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