奧豪斯小課堂|你不可不知的天平校準的原理

實驗員們都知道，實驗的嚴謹性和研究的規(guī)范性，都要求實驗人員認真維護每一款實驗儀器。
電子天平的日常維護，則是每次使用前必不可少的預(yù)熱和校準。
電子天平的校準為什么這么重要呢？

本文將從天平內(nèi)部構(gòu)造的特性來為您講解天平校準的原理及必要性，并為您介紹OHAUS電子天平的AutoCal自動校準功能及其優(yōu)勢。

1.

什么是稱重傳感器，天平中的稱重傳感器如何工作？

在日常實驗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核心的機電裝置，也是一種金屬物體。

當它被施加載荷時,會發(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，圖示為一個簡單的電磁力補償稱重傳感器。左圖為其空載狀態(tài)，右圖為負載狀態(tài)。

通過圖示，我們可以看到施加負載后，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，稱重傳感器會將這樣肉眼難以觀測到的物理形變，轉(zhuǎn)換成可量化的電信號。

2

金屬的熱脹冷縮可以忽略不計嗎？

眾所周知，溫度的變化會導(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。但是，當一種物質(zhì)被加熱時，能量被吸收。這種吸收的能量增加了構(gòu)成它的原子的動能，反過來又使原子占據(jù)更多的空間，從而使物體膨脹。反之，當去除熱量時，儲存在給定材料的原子中的動能減少，因此材料就會收縮。

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，也不會產(chǎn)生什么后果。但是，在高精度應(yīng)用中，即使極細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)境的細微變化，也會使稱重傳感器發(fā)生彎曲和偏轉(zhuǎn)。

3

為什么必須要進行校準？

為保證電子天平的每次稱量都可以獲得可靠的結(jié)果，我們必須降低環(huán)境變化的影響。天平校準，就是這樣一種必要的手段。

校準，即應(yīng)用已知質(zhì)量，檢查測量值和真實（已知）值是否匹配。

校準（有時是）使用外部砝碼完成，但外部校準有幾個缺點：

1. 操作繁瑣，耗時較長。

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？

即天平自帶的內(nèi)部校準或內(nèi)部調(diào)整功能。

即天平自帶的內(nèi)部校準或內(nèi)部調(diào)整功能。

內(nèi)部校準是一種內(nèi)置于天平中的機構(gòu)，由一個電機和一個或多個裝在天平內(nèi)部已知質(zhì)量的重物組成。
用戶可以啟動一個過程，在這個過程中，內(nèi)部砝碼自動加載至稱重傳感器，并根據(jù)預(yù)期值檢查測量值。

如果這些值不同，天平將自行調(diào)整以獲得給定負載的正確測量值。

內(nèi)部校準機制消除了購買和維護外部砝碼的需求，通常比外部調(diào)整更有效。