黑龙江省医院南岗院区:电子天平的调修

 
电子天平的调修
 
 
电子天平构造
目前 , 电子天平的种类繁多 , 无论是国产电子天平 , 还是进口的电子天平 , 不论是大称 量的电子天平 , 还是小称量的电子天平 , 精度高的还是精度低的 , 其基本构造是相同的。主要由以下几个部分组成 :
(1) 秤盘
秤盘多为金属材料制成 , 安装在天平的传感器上 , 是天平进行称量的承受装置。它具有一定的几何形状和厚度 , 以圆形和方形的居多。使用中应注意卫生清洁 , 更不要随意掉换秤盘。
(2) 传感器
传感器是电子天平的关键部件之一 , 由外壳、磁钢、极靴和线圈等组成 , 装在秤盘的下方。它的精度很高也很灵敏。应保持天平称量室的清洁 , 切忌称样时撒落物品而影响传感器的正常工作。
(3) 位置检测器 位置检测器是由高灵敏度的远红外发光管和对称式光敏电池组成的。它的作用是将秤盘上的载荷转变成电信号输出。
(4)PID 调节器
PID( 比例、积分、微分 ) 调节器的作用 , 就是保证传感器快速而稳定地工作。
(5) 功率放大器
其作用是将微弱的信号进行放大 , 以保证天平的精度和工作要求。
(6) 低通滤波器
它的作用是排除外界和某些电器元件产生的高频信号的干扰 , 以保证传感器的输出为一恒定的直流电压。
(7) 模数 (A/D) 转换器
它的优点在于转换精度高 , 易于自动调零能有效地排除干扰 , 将输入信号转换成数字信号。
(8) 微计算机
此部件可说是电子天平的关键部件了 o 它是电子天平的数据处理部件 , 它具有记忆、计算和查表等功能。
(9) 显示器
现在的显示器基本上有两种 : 一种是数码管的显示器 ; 另一种是液晶显示器。它们的作用是将输出的数字信号显示在显示屏幕上。
(10) 机壳
其作用是保护电子天平免受到灰尘等物质的侵害 , 同时也是电子元件的基座等。
(11) 底脚
电子天平的支撑部件 , 同时也是电子天平水平的调节部件 , 一般均靠后面两个调整脚来调节天平的水平  电子天平的原理及使用中的故障分析与排除
　　大家知道，机械光电分析天平是应用杠杆原理工作的，那么电子天平是靠什么原理而工作的呢？根据初中物理大家知道，处于磁场中的通电导体（导线或线圈）将产生一种电磁力，力的方向可用物理学中的左手定则来判定，如果通过导体的电流大小和方向以及磁场的方向已知的话，则有电磁力的关系式：　　F=BLIsinθ式中：F为电磁力；B为磁感应强度；L为受力导线长度；I为电流强度；sinθ为通电导体与磁场夹角的正弦。　　从式中不难看出电磁力F的大小与磁感应强度B成正比，与导线长度L和电流强度I也成正比，还和通电导体与磁场的正弦夹角成比。在电子天平中，通常选择通电导体与磁场的夹角为90°，即sin90°=1；这时通电导体所受的磁场力最大，所以上式可改写成：F=BLI　　由于上式中的B、L在电子天平中均是一定的，也可视为常数，那么电磁力的大小就决定于电流强度的大小了。亦即电流增大,电磁力也增大；电流减少，电磁力也减小。电流的大小是由天平秤盘上所加载荷的大小，也就是被秤物体的重力大小决定的。当大小相等方向相反的电磁力与重力达到平衡时，则有：F=mg=BLI　　上式即为电子天平的电磁平衡原理式。通俗地讲，就是当秤盘上加上载荷时，使其秤盘的位置发生了相应的变化，这时位置检测器将此变化量通过PID调节器和放大器转换成线圈中的电流信号，并在此采样电阻上转换成与载荷相对应的电压信号，再经过低通滤波器和模数（A/D）转换器，变换成数字信号给计算机进行数据处理，并将此数值显示在显示屏幕上，这就是电子天平的基本原理。电子天平出现的常见故障与排除：　　（1）电子天平显示器上显示“OL”时，说明这台电子天平的称量以经超过了最大载荷，请注意减载并且不要超过最大载荷去称量问题就可以解决了。　　（2）电子天平的显示器上显示“UL”时，说明这台电子天平的称量处于欠载状态。应该仔细检查电子天平的称量盘或秤盘支架等，观察是否因未放上或未放好所致。　　（3）电子天平的显示器不亮时，故障原因：①电源未接通或外部停电。②变压器连接有问题。③变压器损害。④天平没有开启。调修方法：①若电源未接通可仔细检查插销、导线等是否有断开或接触不良，排除之。②正确连接变压器。③更换同规格型号的变压器。④开启天平；　　（4）电子天平的显示值不停地变动，应该及时调修，以免影响天平示值的准确可靠。　　故障原因：①天平严重不水平，倾斜度太大。②天平安装环境不符合要求。③被秤物易挥发或吸潮等。④被秤物与室温相差幅度较大所致。⑤“FLOATINGDISPLAY”的时间选择太短所致。调修方法：①调整电子天平使其处于水平状态。②选择合格的安装环境和工作台面安装电子天平。③用器皿盛放易挥发或吸潮物品进行称量，有效防止被秤物品的挥发和吸潮。④被秤物放在称量室进行必要的恒温处理后，再进行称量。⑤根据环境和工作要求，选择电子天平的“FLOATINGDISPLAY”时间处于最佳状态时为止。　　（5）若电子天平的显示结果明显错误时，应及时进行调修，确保天平衡量结果的准确可靠。　　故障原因：①电子天平没有进行去皮（或除皮）重。②天平没有调好水平。③天平长时间没有校正。④天平校正不准确。⑤环境影响。调修方法：①称量过程中注意除皮重。②认真检查调修天平，使电子天平处于水平状态。③应该定期对天平进行校正，尤其是精确称量前更要对电子天平进行校正。④如果天平校正不准确，可针对问题纠正或进行外校处理和线性调整。⑤应避免温度、气流和湿度等对天平的影响。　　（6）电子天平如果无显示或者只显示破折号时，要及时处理，以免影响天平的正常使用。故障原因：①电子天平的稳定性设置得太灵敏。②“FLOATINGDISPLAY”选择的时间不合适。调修方法：①重新设置电子天平的稳定性，使其合适为止。②若“FLOATINGDISPLAY”选择的时间不合适，可根据需要重新进行选择，直至合适为止。　　（7）电子天平校正中显示不停地闪烁时，怎样进行调修？故障原因：①天平严重不水平。②天平安装环境不符合要求。③使用不符合要求的外校砝码。调修方法：①调好电子天平水平状态。②将电子天平安装在稳固的台面上，并保证环境符合电子天平的环境要求。③避免使用不符合要求的外校准砝码，或者重新定义后，再进行校正。　　（8）开启电子天平后，若其显示器上无任何显示，这就说明此台电子天平发生了故障。　　故障原因：①没有真正开启天平。②没有电源或暂时停电。③电源插销没有接触好。④保险丝损坏。⑤变压整流器损坏。⑥电子天平电压挡选择不当。⑦电源电压受到瞬间干扰。⑧显示器损坏。⑨电子天平A/D转换器可能有问题。⑩电子天平的微处理器可能有故障。调修方法：①重新开启电子天平。②用电压表检查外来电源，确认无电后，只需关机待电。③认真检查各电源插销并使之接触良好，必要时用万用表检查导线间是否折断。④更换同规格型号的保险丝。⑤检修或更换电源变压整流器。⑥正确选择电子天平的电压挡，使之与当地电压相符。⑦如果电源电压过低应暂时关机，待电源电压稳定后，再重新开启天平。⑧检修或更换电子天平的显示器。⑨检修或更换电子天平的A/D转换器。⑩检修或更换电子天平的微处理器。　　（9）电子天平的显示器只显示下半部，表明天平发生了问题，应该马上进行检修。故障原因：①称量系统有摩擦卡碰现象。②称量盘未安上或安错。③天平开启后，从秤盘上取下了物品。调修方法：①检查称量系统，除去卡碰等故障。②将秤盘安装好，如有几台同时安装，不要安错。③天平开启后，再从秤盘取下物品，应关机再开，应规范操作
  
电子天平的校准分为内校准与外校准 
 
 电子天平内校：
    一、天平应预热，时间大概在2-3个小时之间。 
    二、天平应该呈水平状，否则就要调整好。 
    三、天平称盘没有称量物品时,应稳定的显示为零位。
    四、按“CAL"键，启动天平的内部的校准功能，稍后电子天平显示“C"，表示正在进行内部校准。 
    五、当电子天平显示器显示为零位时，说明电子天平应已经校准完毕。 
    如果在校正中出现错误，电子天平显示器将显示“Err"，显示时间很短，应该重新清零，重新进行校正。 
怎样对电子天平进行校准以减小误差 
         在检定(测试)中我们发现，对天平进行首次计量测试时误差较大,究其原因，相当一部分仪器，在较长的时间间隔内未进行校准，而且认为天平显示零位便可直接称量。（需要指出的是，电子天平开机显示零点，不能说明天平称量的数据准确度符合测试标准，只能说明天平零位稳定性合格。因为衡量一台天平合格与否，还需综合考虑其它技术指标的符合性）。因存放时间较长，位置移动，环境变化或为获得精确测量，天平在使用前一般都应进行校准操作。校准方法分为内校准和外校准两种。大部分厂家生产的电子天平均有校准装置。如果使用前不仔细阅读说明书很容易忽略“校准"操作,造成较大称量误差。如何对天平进行外校准。方法：轻按CAL键当显示器出现CAL-时，即松手，显示器就出现CAL-100其中“100"为闪烁码，表示校准砝码需用100g的标准砝码。此时就把准备好“100g"校准砝码放上称盘，显示器即出现"－－－－"等待状态经较长时间后显示器出现100.000g，拿去校准砝码，显示器应出现0.000g，若出现不是为零，则再清零，再重复以上校准操作。（注意：为了得到准确的校准结果最好重复以上校准操作步骤两次。）方法如下:天平置零位，然后持续按住“CAL"键直到CALint出现为止，下述情况将在校准时显示：天平置零内部校准砝码装载完毕天平重新检查零位天平报告校准过程天平报告校准完毕天平自动回复到称重状态有的人认为在电子天平量程范围内称量的物体越重对天平的损害也就越大。这种认识是不完全正确的。一般衡器最大安全载荷是它所能够承受的、不致使其计量性能发生永久性改变的最大静载荷。电磁力自动补偿电路原理，当秤盘加载时（注意不要超过称量范围），电磁力会将秤盘推回到原来的平衡位置，使电磁力与被称物体的重力相平衡，只要在允许范围内称量大小对天平的影响是很小的，不会因长期称重而影响电子天平的准确度。
 电子天平外校：
    一、天平应预热30分钟以上。 
    二、天平应处于水平状态。 
    三、天平称盘没有称量物品时应稳定的显示为零位。 
    四、按“CAL"键，启动天平的校准功能。 
    五、天平的显示器上显示外部校正砝码的重量值。 
    六、将符合精度要求的标准砝码放在天平的称盘上。 
    七、当电子天平的显示值不变时，说明外部的校正工作已经完成，可以将标准砝码取出。 
    八、天平显示零位处于待用状态。 
    如果在校正中出现错误，电子天平显示器将显示“Err"，显示时间很短，应该重新清零，重新进行校正。
电子天平不能外校时，应如何调修:
    电子天平一般都能进行外部校准，有些天平也具备内校功能。如果定期进行外部校准不但可以保证天平的灵敏度，而且可以保证天平的数据准确可靠。 为了保证天平的使用寿命，当电子天平不能执行外校时，应该及时关机检修。电子天平故障时可采用以下方法自查、排除故障：(1)故障原因①操作错误。②电子天平的安装环境不符合要求。③天平不水平。④校正前天平不在零位。⑤外校砝码误差过大。⑥称量系统有机械故障。⑦内设程序处于拒绝外校状态。(2)调修方法 ①重温电子天平说明书，按要求进行外校。②改变电子天平的安装环境或修改有关内设程序，使之符合环境要求。③调整天平使之处于水平状态。④校正前应使天平稳定地显示零位。⑤选择符合所校电子天平精度要求的标准砝码进行校准。⑥检修电子天平称量系统的机械故障。⑦改变电子天平的内设程序，使之处于执行外校的状态。
   微量天平的预热校准、操作方法和维护 
 
 1，微量天平天平的预热 微量天平在称量前要按说明书进行充分预热。微量天平的基本工作原理是平衡，一旦失衡，利用电磁力将天平重新拉回平衡。当天平处于预热阶段时，随着内部温度升高，B会逐渐下降，同时I也会减小，这样就导致F变小，天平失去平衡，示值会呈现正的单方向漂移。只有经过充分预热，使磁钢达到热平衡，这一变化过程结束，天平才达到平衡。再利用回零／去皮功能，使显示回零，此时天平才处于真正可使用状态。 另外，微量天平通常都没有类似家用电器的电源开关，只要给天平通电，显示器上无显示，天平也已处于预热状态。天平上的“ON／OFF”键只是开关显示器而已。因此经常称量的天平不必拔掉电源，尤其是高准确度天平，在条件许可的情况下，长期不断电可保持天平始终处于预热状态。当样品和容器的温度与天平称量室的温度不相同，存在一个温度差，此差异导致了沿称量容器外侧流动的不同方向的气流，此气流产生一个向上或向下的作用力，在这个动态空气浮力的作用下就会产生错误的称量结果。 手的温度对称量也有影响，要尽量减少这一人为因素。为了减少样品吸湿性和挥发性的影响，对于这类样品要尽量减少称量时间或在密闭容器内进行。 2、微量天平的校准 (使用前一定要仔细阅读说明书)  在检定(测试)中我们发现，对天平进行首次计量测试时误差较大,究其原因，相当一部分仪器，在较长的时间间隔内未进行校准，而且认为天平显示零位便可直接称量。（需要指出的是，微量天平开机显示零点，不能说明天平称量的数据准确度符合测试标准，只能说明天平零位稳定性合格。因为衡量一台天平合格与否，还需综合考虑其它技术指标的符合性）。因存放时间较长，位置移动，环境变化或为获得精确测量，天平在使用前一般都应进行校准操作。校准方法分为内校准和外校准两种。德国生产的沙特利斯，瑞士产的梅特勒，上海产的“JA”等系列微量天平均有校准装置。如果使用前不仔细阅读说明书很容易忽略“校准”操作,造成较大称量误差。有的人认为在微量天平量程范围内称量的物体越重对天平的损害也就越大。这种认识是不完全正确的。一般衡器最大安全载荷是它所能够承受的、不致使其计量性能发生永久性改变的最大静载荷。由于微量天平采用了电磁力自动补偿电路原理，当秤盘加载时（注意不要超过称量范围），电磁力会将秤盘推回到原来的平衡位置，使电磁力与被称物体的重力相平衡，只要在允许范围内称量大小对天平的影响是很小的，不会因长期称重而影响微量天平的准确度。  3，天平的具体操作方法 微量、半微量和分析天平都属高精密度的测量仪器，掌握正确的操作方法将有助于快速获得可靠的称重结果。以下是天平操作的基本方法及注意事项: 首先检查气泡是否在水平仪的中央，必要时调节调平螺丝直至天平水平。 然后给天平校准。在首次操作天平之前，或天平的安放位置更换、天平经过调平、周围产生 了明显的温度、湿度或气压变化时，都需要对天平进行校准。 第三步，检查防风罩是否已关闭好，若关闭好，则可进行开机操作:不间断地给天平通电并使之处于开机状态，天平内部就能形成温度平衡;使用去皮杆门关闭天平，天平会因此处在备用方式中，而且内部电子线路仍被通电，这样可省略预热过程。 第四，称重容器应尽可能小，并避免使用塑料称重容器，当空气湿度低30 -40%时不要使用玻璃名嘴苦，这样可避免静电作用。应使称重容器及其内部的样品与周围的温度保持一致，因为温度差异会导致气流并使称重容器和样品表面的潮湿膜发生变化。同时，不能直接用手把称重容器放人天平称重室内，否则会改变称重室和称重容器的温度及湿度。也会对称重过程产生反作用。 第五，称重样品应放置在秤盘的中央以防止四角误差。对于微量和半微量天平，秤盘在长于30分种的称量停顿后需先行一次简短的加载(初始称重作用)。在称重过程完全结束后才能把称重样品从秤盘上移走，以免产生因称重样品引起的称重室温度和空气湿度变化。 第六，在称重开始前应先检查一下显示器是否已处于零点状态.必要日弱需进行去皮使之回零以防止零点误差。然后调节自动稳定探测器直到满意为止，如果稳定探测器的标志暗去(=称重结果显示)，则立即读取称重数值。 第七，应保持称重室和秤盘清洁，称重时只能使用清洁的称重容器。 4、微量天平的维护保养 定期用软刷或浸有柔和肥皂液的潮湿软绒布擦拭天平罩、称量盘下部、称量盘和支架上的灰尘。 称量盘和支架可以用自来水清洁。要注意的是所有部件要完全干燥后方可安装回天平。
不要让液体溅在天平内部、或与天平后面的设备连接口、变压器上。如有液体溅在天平上，天平必须立即断开电源并报告。 如果天平长时间不用，拔掉电源并做彻底的清洁，将其保存在无强烈抖动、无振动、无大的温度变化、无直接阳光辐射、不潮湿的地方，最好是放在原始的包装箱内储存。 称量室内放置干燥剂的问题 电光天平要加干燥剂是为了保护砝码。如果在微量天平称量室内放置干燥剂，干燥剂的吸水与放水形成了不同方向的气流，会引起空气浮力的变化，导致称量不稳定。因此，应将称量室内的干燥剂移走以保持稳定的称量环境
电子天平的调差
电子天平四角超差现象在工作中经常遇到。电子天平按传感器不同可分为电磁式的电子天平和应变式的电子天平，下面分别讲述它们的四角调差方法。
    
一、电磁式电子天平的四角调差
    目前，市场上多采用电磁式传感器电子天平。它运用闭环电磁平衡原理，即用电磁力与负载相平衡，然后测量产生电磁力所需的电流，这样就可准确知道加于秤盘上的负载的大小。
    当天平的四角误差比较大而且调整不过来时，应检查电子天平的传感器是否有问题。打开电子天平看弹簧片是否折断或弯曲。如果弹簧片有问题应更换弹簧片，这就需要将天平送到天平修理部门去修理。如果弹簧片没有问题，而是电子天平校准时四角都比中心称量值高时，松一下力簧再拧紧。
    调四角误差螺丝一般顺时针为调大，逆时针为调小，先三角调再四角调。调电子天平四角时首先进行三角调试。 二、应变式电子天平的四角调差
    应变式传感器采用铝合金材料为承载体，上下面贴有电阻应变片，当载荷加载在秤盘上时，承载体发生形变，使电阻应变片在张力作用下产生形变而改变电阻值，上下四片应变片通过桥式电路获得电压信号的输出。
    调天平的四角误差，如果测试砝码在天平1、2、3、4四角位置测量，天平示值显示哪个角轻则用小锉子轻锉哪个角几下，直到天平四角调好为止。在所示位置轻锉后，所示位置处发生应力集中现象。这不是单纯的由于减少了截面尺寸，而是由于轻锉后发生的应力扰动所引起的。注意不要用力去锉，那样会毁坏天平的传感器。如果天平示值误差很大，一般误差是天平分辨力的百倍以上就需要更换传感器。这时应把天平送到天平维修部门去修理。
 天平维修说明:1、电子天平为精密仪器，称重时物件应小心轻放。
2、天平的工作环境应无大的振动及电源干扰，无腐蚀性气体及液体。
3、应保证通电后的预热时间。
4、电子天平在电源干扰特别大的场合使用时，内部存储的数据偶尔会被干扰并丢失，电子天平在开机时会显示“F--6”，此时可用手按住“校正”键不放，同时重新开机，直等到显示停在“F--3”时才放开，待显示停在“-XX--”时关机。再开机一般可恢复正常，然后再按前述方法校正一次即可。   故障一:电子天平出现F----5或F----L故障的检查和排除：
    电子天平出现以上故障，一般是由于超载引起的传感器零位变化，正常的维修方法是需要更换传感器并重新进行性能调试，一般需要返厂维修。
    但如果零位变化不太严重或用户急用，则有一个应急修理方法可以一试：传感器经过第一级运算放大器放大后的零位输出电压应该在电源电压的二分之一以下，如电源电压是15伏的，则零位电压一般在7.4~7.0伏间，如电源电压是12伏的，则零位电压一般在5.9~5.5伏间，然后载荷越大电压越小，出现以上故障时，测量输出零位一般都在电源电压的二分之一以上，(第一级运算放大器是OP07或OP177，则输出脚为6脚，第一级运算放大器是7650，则输出脚为10脚)，应急修理的办法是通过电阻补偿的原理，在电路上将输出电压补偿到正常电压，具体做法是在第一级运算放大器的同相端对地接1个补偿电阻，(如第一级运算放大器是OP07或OP177，则同相端为3脚，第一级运算放大器是7650，则同相端为5脚)，电阻的阻值视零位偏移量而定，一般在4~8兆欧姆之间，电阻越小，补偿量越大，只要将零位输出电压补偿到电源电压的二分之一以下一点，电子天平就可以恢复正常工作。    故障二:电子天平开机自检出现F----6故障的原因、排除方法及注意事项：
一.原因
　　电子天平开机自检出现F----6，表明内部存放各种参数的电改写存储器内的数据被干扰后丢失或格式紊乱，主要干扰原因：
　　1.电子天平使用动力电源，且同一电源上有大功率设备或变频调速装置频繁启动造成电网中有极严重的干扰。
　　2.交流电源电压经常大起大落，主要是瞬间突变。
　　3.电子天平电源插座中间脚未能良好接地。
二.排除方法
　　向厂方索取电改写存储器更换。卸下底部三个自攻螺钉可打开上 盖，在电路板上找到相同型号集成块更换，注意方向不能插反，换下的集成块一般并未损坏，可寄回厂家重新编写数据，更换后重新开机应对天平进行校正。对于出厂日期在99年4月以后的电子天平，可试以下办法：按住“CAL”键不放，然后开机，待天平显示“F----3”时放开，一般可使天平恢复正常，如仍出现不正常显示，则应按照以上方法更换存储器。
三.注意事项
　　1.电子天平应良好接地,主要是电源插座第三脚接地。
　　2.避免使用动力电源，尽量用照明电源，至少应避免与大功率设备或变频调速器使用同一电源，否则应通过交流稳压器给天平供电。
　　3.在电网电压极不稳定的场所应使用交流稳压器给天平供电。
四.对无法改善电网质量的用户,可采取以下补救方法：
　 更换存储器,并对天平进行校正,校正完毕,拔下存储器,将其第7脚与第8脚一起插进集成电路插座的第8脚孔中，存储器被禁止写，可有效防止干扰，但电子天平不能再进行自校 。(校正数据无法写入) 。