电子天平的磁路设计及温度补偿

　　电子天平是国际上七十年代发展起来的一种从概念上与机械杠杆式天平完全不同的、并用于小称量的质量的称重计量仪器。由于其显示直观、稳定时间短、操作简便、功能多、并可与计算机通讯，越来越受到工业、农业、商业、科技及军事界的重视，其应用范围也越来越广泛，已经由原来的仅在实验室使用变为在条件比较恶劣的环境下也可使用，本文就电子天平磁路设计和温度补偿的有关问题，在多年实践的基础上进行一些总结，以供从事电子天平设计和使用的同行作为参考。

　　一、电子天平的磁路设计

　　磁路设计是电子天平称重传感器设计的重要环节。大多数的厂家和公司，在磁路设计上采用轴对称式设计，环型气隙，以便于动圈的制作和装配。如图一所示。

　　1.气隙中的磁感

　　这类结构的设计计算，可采用Evershd-D·seijz公式。

　　为计算工作气隙中的磁感Bg，应进行下列计算:

　　对于铝镍钻永磁做成的圆柱形磁铁的负载线斜率Bm/Hm:

　　2.动圈的导体长度设计

　　根据导体在磁场中所产生的磁力F

        由前面计算出的Bg值，并根据所设计天平的称量范围确定磁力F，就可计算出动圈的电流。

　　以上的设计，与实际测量值的误差<5%，说明设计原理与实际相符。

　　二.电子天平的温度补偿

　　由于永久磁铁的温度系数的影响，对电子天平称量准确性造成了用一般手段和方法难以弥补的困难，为此，各厂家对此进行了一些有用的补偿，降低温度对电子天平的影响。目前，西德沙多利斯、瑞士梅特勒、日本岛津等公司在0.lmg级的天平方面，其灵敏度漂移均已镇士ZPPm/℃。湘仪天平厂在0.lmg级电子天平上也使灵敏度漂移成土ZPPm/℃。

　　构成电子天平永久磁铁温度变化主要因素有两个，一是线圈中流过的电流产生的热量，二是环境(外界环境和天平的电路)所产生的温度变化。

　　1.磁补偿法

　　这种方法主要采用热磁补偿合金(如IJ33)薄片，包在永久磁铁的外圆周作为磁分流环。补偿合金是具有负温度系数的铁镍合金，其磁导率随温度的改变接近线性关系。由于磁分流环很薄，在正常工作温度下处于磁饱和状态，使永久磁铁的磁通分流一部分。

　　当温度升高时，永久磁铁中的磁通密度Bm因负温度系数而下降，气隙磁通密度B有所下降。由于热磁补偿合金构成的磁路的磁阻随温度升高而线性增大，使Bm下降。见图二

　　2.硬件电路补偿