重力称量炉

前情回顾在本系列上一期中，小编主要针对电子天平的称量原理，校准的定义及分类，砝码的基础知识以及与天平准确度之间的关系等方面为大家做了科普式的讲解，特别是在校准的分类方面着重花了笔墨进行了详细的梳理，想必大家一定对严谨而又考究的天平校准技术留下了深刻的印象吧，不知道小编尽量将复杂的数学原理讲得通俗透彻的方法有没有让大家解开了心中的疑虑呢？其实在天平的称量中，还有一只无形的大手牢牢地掌控着称量的结果，这就是温度。本期小编将为你展现这只大手到底有哪些奇妙的魔力！ 称量原理的遗留问题 在上次关于校准的分享中，小编对电子天平的称量原理做了简要的介绍，同时也提到温度、湿度等环境因素也会影响电子天平的传感器，但至于是怎么影响的只是卖了个关子。那么今天我们就来走进电子天平的传感器内部，来一起探究温度是怎么影响称量的。 电子天平一般采用电磁力平衡传感器，其称量原理如下图所示： 电子天平在加载前，电磁力平衡传感器处于初始平衡状态。当被测物置于称量盘后，立柱和遮光板在被测物重力的作用下向下移动，光敏二级管D2检测到发光二极管D1发出的光，并产生电流信号，经过I/V变换电路、PID调节器，转变成与被测物重量相对应的电流并驱动动圈，在永磁体的磁场作用下，动圈产生向上的电磁力，使遮光片向上移动，D2输出的电流信号减小，直至遮光片重新回到初始平衡位置，D2的输出电流降为0。此时，动圈产生的电磁力F与被测物重力相当，即F=G=mg，其中m为被测物体的质量，g为重力加速度。【1】 同时，根据电磁力公式F=BLI sinθ，其中B为气隙磁场的磁感应强度，L为动圈（受力导线）的有效长度，I为动圈电流，θ为通电导体与磁场的夹角。由于传感器中动圈的规格尺寸已固定，所以其B和L均不再改变，而θ为90°，故sinθ=1，因此F 的大小与I成对应关系。综合之前的描述，即得出m=BLI / g。【2】 当温度恒定时，B和L是定值，g也是恒定值，则m与I成正比，通过检测动圈电流，就可以间接得到被测物体的质量。当环境温度变化或过流元件发热时，B和L均会发生改变，造成m与I不再成比例关系，使电子天平产生较大的非线性测量误差。 值得一提的是，当电子天平处于预热阶段时，随着内部温度升高，磁感应强度B会逐渐下降, 同时I也会减小，这样就导致电磁力F变小，天平失去平衡，因此示值会呈现正的单方向漂移。而天平只有经过充分预热，使磁钢达到热平衡，这一变化过程结束，天平才达到平衡，再利用去皮功能，使显示置零，此时天平才处于真正的可使用状态。【2】 操纵天平的无形之手 电子天平会根据所在的环境而发生变化的，正常情况下，不同准确度级别的天平对温度范围和温度波动度的要求各不相同，准确度级别越高，对环境温度的要求就越苛刻。根据国家标准的相关规定，电子天平的正常工作条件需要满足以下表格的具体要求： 温度最主要的影响就是其变化会带来热胀冷缩，对电子天平就反映在传感器中细小而又精密的部件之间间隙的改变，这些变化会被灵敏的天平记录下来，从而影响读数的准确性。如果没有特定的工作温度范围，电子天平的正常温度条件为10℃~30℃，计量性能应符合国家标准对单次称量结果的示值误差，以及多次称量或在不同位置称量的示值误差（重复性和偏载）的相关规定。 温度变化是影响电子天平称量结果准确性的重要因素之一，而实验室由于早晨和中午会有一定的温差、以及电子天平设备发热、人员流动等原因，一天中最高温度与最低温度之间往往能够达到10℃。这对天平的影响是显而易见的，那么我们如何做才能消除温度对称量结果的影响呢？首先，天平在使用过程中，要尽可能地处于一个温度相对稳定的环境，当天平所处的环境温度有较大的变化时，天平的称量结果会发生漂移，比如从低温的仓库移到温暖的实验室，需要让天平在使用环境中通电预热一定的时间；其次，当温度变化超过一定范围时，我们可以通过校准将这种漂移消除。 通电时间的长短能够有效地避免温度变化对天平的影响。一般来说，天平的精度越高，需要预热的时间越长。小编在这里建议，十万分之一天平预热时间在4小时以上，万分之一天平预热时间在1小时以上。 玩转温度补偿，尽在奥豪斯电子天平 对于电子天平来说，一个良好的结构设计应该充分考虑到温度对称量系统的影响，并采取相关措施减少或消除温度变化所带来的影响。奥豪斯电子天平在设计中认真评估了温度对称重系统的影响，通过优化机械设计、零部件选型、以及智能算法，来消除温度带来的影响，保证天平在额定温度的变化范围内，计量性能符合如OIML等国际法规的要求。 从入门级的先行者CP系列及Adventurer AR系列，到进阶级的Adventurer AX系列，再到最高级的Explorer EX系列，最后到Explorer准微量天平（EX5）系列，均具有动态温度补偿功能，实时修正环境温度对称量结果的影响。特别是Explorer全系列和部分AX系列天平所拥有的AutoCal™ 全自动校准系统能够自动对温漂和时漂做出最实时的反应，当温漂值超过±1.5℃或间隔3~11小时之间（用户可自定义内部校准时间）时，天平校准自动触发，全面消除外界环境对天平所造成的不良因素。 怎么样，小编专业而又全面的讲解有没有让你对复杂而又深奥的温度“魔力”的理解变得清晰透彻了呢？如果你有更多关于温度对天平影响的疑难咨询，或正在寻求更专业细致的选型指导，请及时联系我们，我们专业的工程师们届时将会在第一时间联系您！ 参考文献： 【1】孙鹏龙，何开宇，卜晓雪，李鹏飞，石磊. 环境温度对高精度电子天平称量准确度的影响[J]. 计量与测试技术，2016，43(10)：34-35. 【2】唐辉，商洪涛，刘向兵. 如何提高电子天平称量的准确性[J]. 医疗装备

梅特勒-托利多新技术打造精确称量和金属异物检测一体机，保障产品质量安全，提高成本效益梅特勒托利多 Garvens 推出全新的 XC CC 金检重检一体机，它在一个高效系统中同时包含自动检重秤和金属检测机，为食品质量和食品安全提供绝佳保障。快速精确的产品称量与可靠的污染产品剔除相结合，让您全面掌控生产线并最大化生产效率。借助这一经济合算的产品检测解决方案，亚洲的食品生产商可以满足严苛的国际安全法规，并满足客户，尤其是海外客户对产品质量及一致性的要求。 XC CC金检重检一体机的称量响应快，缩短的称量传输带，提高了通过量并简化了产品检测流程。该系统的称量范围广从 1g 至 6000g，准确度高，再加上多种选件及系统本身的灵活性，几乎适合所有食品行业制造商。 精确度和准确度全凭梅特勒托利多经过认可的称重技术 &mdash OIML 认证的第3类称重设备。此外，金属检测机采用数字信号处理和双通道技术，可识别并剔除含铁和非铁金属污染的产品，甚至是最难被检测的非磁性不锈钢也不会被遗漏。对客户而言获利更多的还是所有的技术支持、服务、维护及指导都由一个供应商提供。 &ldquo 有了这台独特高效的检测设备，各种规模的食品生产商都可为他们的生产线装配最可靠而灵敏的技术，让他们能够提供高质量和符合要求的产品，在全球市场竞争中立于不败之地。多个自定义功能可实现快速检测，便于使用和清洁，这正是我们所需的高效机制&rdquo ，梅特勒托利多中国公司的产品经理 Happy Zhang 说道。 XC CC 金检重检一体机可进行快速安装，因为它的所有部件都是标准配置，并且经过预先工程处理，只需 4 周准备时间即可投入生产。它的设计紧凑，占地面积小，无需改造生产线，节省了时间和成本。 新的组合系统操作起来也很方便，它有两个直观的用户界面，几乎无需任何培训即可操作使用。通过自动检重秤和金属检测机的触摸屏，可读取所有重要的控制信息。两个操作系统可快速进行自动设置、快速变更产品，并配有内置性能验证程序，从而缩短了停工时间。 此外，为了确保符合食品生产标准和法规的要求，如危险分析和关键控制点 (HACCP)，XC CC金检重检一体机由不锈钢和食品级材质加工而成，卫生型设计，便于快速清洁。 新型 XC C金检重检一体机属于梅特勒托利多的产品检测技术系列产品，该系列还包括 X 射线检测、金属检测和在线称重解决方案。 了解更多www.mt.com/garvens-xccc

从比萨斜塔上抛下两个不同大小的铁球，它们以相同的速度同时落地——400多年前，意大利科学家伽利略完成这个著名的自由落体实验后的感受，今天的中国计量科学研究院重力仪研究团队也能体会到。不过，与伽利略不同，他们观察的落体不是铁球，而是原子团。重力仪研究团队是中国计量院九个计量基础前沿研究团队之一，团队的工作是精准地测量重力加速度，建立国家重力加速度计量基标准体系，并为此研制自主可控的精密测量仪器——绝对重力仪。重力加速度的测量分为绝对重力测量和相对重力测量。中国计量院对绝对重力仪的研究已有半个多世纪。2013年以来，他们开展了新一代激光干涉型绝对重力仪和第一代原子干涉型绝对重力仪的集中攻关，突破十余项“卡脖子”技术，大幅提升了重力加速度的测量水平。这两种绝对重力仪测量结果的合成标准不确定度，分别达到3.0和4.6微伽。伽，即重力加速度的单位，其命名正是为了纪念伽利略。与伽利略那时候相比，3.0和4.6微伽的测量不确定度，相当于将重力加速度的测量精度提高了将近7个数量级，也就是10的7次方、上千万倍。这是时代的发展，是科技的进步。伽利略可能不会想到，几百年后的人们可以通过原子干涉绝对重力仪，将自由下落物体从宏观物体换成微观原子团，在超高真空环境下采用激光冷却和操控技术来测量重力加速度。不止于此。中国计量院还利用自主研制的激光干涉型和原子干涉型绝对重力仪，通过主办国际比对和超导重力观测技术，建立了不同技术体制相互旁证的国家重力加速度计量基准，其测量不确定度优于1微伽。2017年，14个国家的32台重力测量仪器齐聚中国计量院开展“大比武”——计量比对。中国计量院的绝对重力仪表现优异，使得全球重力计量基准原点落户中国。所谓原点，即全球重力加速度测量精度最高的点位，也是全球重力加速度量值的源头。此前，全球重力计量基准原点一直在欧洲。“这意味着中国成为全球重力加速度量值溯源地，为全世界开展重力加速度的量值溯源和传递，彰显了我国科技实力和在全球计量界的国际影响力。”中国计量院时间频率所副所长、重力仪研究团队带头人吴书清很自豪。科研人员总是追求极致，对更高精度的追求既是一种自我突破，也是一种现实需要。如此高精度的重力仪，在现实生活中大也有用处。受地球引力影响，物体下落时具有近乎相同的重力加速度，但在不同纬度、地层中矿藏变化等因素的影响下，重力加速度会有细微变化。这种变化是进行辅助导航、资源勘探、地震预报、海洋监测等的重要依据。比如，利用不同位置的重力信号与标准重力地图匹配，可以获取定位和导航手段。根据重力场的异常或突变，可以勘探资源并确定是何种资源。科研人员曾通过重力测量，探明北京明十三陵地下陵墓的形状、位置和埋深。我们生活中用的电子秤，其准确性也建立在精准的重力测量基础上… … 作为国家的基础数据、战略数据，重力加速度的精准测量从未停止。近年来，在“中国大陆科学钻探工程”“中国大陆构造环境监测网”“极地科学研究”“精密重力测量国家重大科技基础设施建设”等国家重大工程项目中，都可以看到绝对重力仪的身影。“它们正在给地球更加精准地‘做CT’，让我们愈发了解人类的家园。”中国计量院重力仪研究团队如此形容。