质量的测量工具

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怎么制作电子小天平模型？

质量的测量工具

微分标牌天平 结构与普通标牌天平相似，不同的是：①横梁指针下端装有微分刻度牌。

②立柱下端装有用以放大并在投影屏上显示微分读数值的电光系统。

③吊挂系统增加了套筒式空气阻尼器，称量时能使横梁迅速停止摆动，便于定点准确读数。

④在天平外框罩上装有凸轮杠杆式或其他形式的部分量程机械加码（一般为10～999mg）或全量程机械加码装置，以代替人工加码。

微分标牌天平的最小分度值一般都在0.1mg以上，准确度也比普通标牌天平高。

架盘天平 一种双托盘天平(图2)。

秤盘安放在横梁两边刀上方的盘架上，秤盘和托盘架重心高于横梁支点。

砝码或被称物在处于秤盘前后位置时会引起秤盘盘架和横梁前后倾侧，在处于秤盘左右位置时会引起秤盘盘架的左右倾倒。

为克服此缺点，架盘天平采取了加长中刀、边刀和加宽刀架的措施，并在结构设计上采用了罗伯威尔（Roberval）机构。

在罗伯威尔机构(图3)中，杆杆AB、A′B′与纵杆AA′、BB′、支柱EE′铰链连接，组成两个相等的平行四边形AA′E′E和EE′B′B。

当大小相等的力P、P′分别作用于左右横臂上时，对支柱来说，即使作用的位置不对称，也能水平地平衡。

无论AB如何倾斜，AA′、BB′都与支柱EE′平行。

从EE′的左侧来看，当将与纵杆AA′的距离为d的力P作用于横臂上时，就有一个与P大小相等、方向相同的力作用于A和A′点;同时，有一个值为P·d的转矩作用于纵杆AA′，从而在A点将杠杆拉向左侧，而在A′点将杠杆推向右侧。

但由于杠杆受到EE′点的限制，在A、A′上将分别产生大小相等、方向相反的反作用力 f、f′，从而形成一个与P·d相等的反向转矩f·s(f′·s)，结果P·d转矩被f·s(f′·s)所平衡。

最后，在A、A′上只有与P相等的力起作用，而与P在横臂上的作用位置d无关。

这种情况在EE′的右侧也完全相同。

阻尼天平 在梁上挂上专门的阻尼盒,使 天平的摆动能迅速停止. 电光阻尼天平 利用游标原理,能比较准确地读出指针的位置 单盘不等臂机械天平 也是以杠杆平衡原理设计的（图4）。

工作时，在加上被衡量物体后，减去悬挂系统上的砝码，使横梁始终保持全载平衡状态。

所减砝码质量加上微分度牌读数值，就是被衡量物体的质量。

上皿天平 秤盘在上侧,灵敏度较低. 电子天平 它是传感技术、模拟电子技术、数字电子技术和微处理器技术发展的综合产物，具有自动校准、自动显示、去皮重、自动数据输出、自动故障寻迹、超载保护等多种功能。

电子天平通常使用电磁力传感器(见称重传感器)，组成一个闭环自动调节系统，准确度高，稳定性好。

电子天平的工作原理如图 5所示。

当秤盘上加上被称物时，传感器的位置检测器信号发生变化，并通过放大器反馈使传感器线圈中的电流增大，该电流在恒定磁场中产生一个反馈力与所加载荷相平衡；同时，该电流在测量电阻Rm上的电压值通过滤波器、模／数转换器送入微处理器，进行数据处理，最后由显示器自动显示出被称物质量数值。

质量的测量工具

微分标牌天平 结构与普通标牌天平相似，不同的是：①横梁指针下端装有微分刻度牌。

②立柱下端装有用以放大并在投影屏上显示微分读数值的电光系统。

③吊挂系统增加了套筒式空气阻尼器，称量时能使横梁迅速停止摆动，便于定点准确读数。

④在天平外框罩上装有凸轮杠杆式或其他形式的部分量程机械加码（一般为10～999mg）或全量程机械加码装置，以代替人工加码。

微分标牌天平的最小分度值一般都在0.1mg以上，准确度也比普通标牌天平高。

架盘天平 一种双托盘天平(图2)。

秤盘安放在横梁两边刀上方的盘架上，秤盘和托盘架重心高于横梁支点。

砝码或被称物在处于秤盘前后位置时会引起秤盘盘架和横梁前后倾侧，在处于秤盘左右位置时会引起秤盘盘架的左右倾倒。

为克服此缺点，架盘天平采取了加长中刀、边刀和加宽刀架的措施，并在结构设计上采用了罗伯威尔（Roberval）机构。

在罗伯威尔机构(图3)中，杆杆AB、A′B′与纵杆AA′、BB′、支柱EE′铰链连接，组成两个相等的平行四边形AA′E′E和EE′B′B。

当大小相等的力P、P′分别作用于左右横臂上时，对支柱来说，即使作用的位置不对称，也能水平地平衡。

无论AB如何倾斜，AA′、BB′都与支柱EE′平行。

从EE′的左侧来看，当将与纵杆AA′的距离为d的力P作用于横臂上时，就有一个与P大小相等、方向相同的力作用于A和A′点;同时，有一个值为P·d的转矩作用于纵杆AA′，从而在A点将杠杆拉向左侧，而在A′点将杠杆推向右侧。

但由于杠杆受到EE′点的限制，在A、A′上将分别产生大小相等、方向相反的反作用力 f、f′，从而形成一个与P·d相等的反向转矩f·s(f′·s)，结果P·d转矩被f·s(f′·s)所平衡。

最后，在A、A′上只有与P相等的力起作用，而与P在横臂上的作用位置d无关。

这种情况在EE′的右侧也完全相同。

阻尼天平 在梁上挂上专门的阻尼盒,使 天平的摆动能迅速停止. 电光阻尼天平 利用游标原理,能比较准确地读出指针的位置 单盘不等臂机械天平 也是以杠杆平衡原理设计的（图4）。

工作时，在加上被衡量物体后，减去悬挂系统上的砝码，使横梁始终保持全载平衡状态。

所减砝码质量加上微分度牌读数值，就是被衡量物体的质量。

上皿天平 秤盘在上侧,灵敏度较低. 电子天平 它是传感技术、模拟电子技术、数字电子技术和微处理器技术发展的综合产物，具有自动校准、自动显示、去皮重、自动数据输出、自动故障寻迹、超载保护等多种功能。

电子天平通常使用电磁力传感器(见称重传感器)，组成一个闭环自动调节系统，准确度高，稳定性好。

电子天平的工作原理如图 5所示。

当秤盘上加上被称物时，传感器的位置检测器信号发生变化，并通过放大器反馈使传感器线圈中的电流增大，该电流在恒定磁场中产生一个反馈力与所加载荷相平衡；同时，该电流在测量电阻Rm上的电压值通过滤波器、模／数转换器送入微处理器，进行数据处理，最后由显示器自动显示出被称物质量数值。

怎么制作电子小天平模型？

在实验中用到的电子天平非常灵敏和精确，你知道它的原理吗？如果你能亲手制作一个电子天平模型，相信你一定会体会到原来道理这么简单。

材料和方法

1.准备材料：一块木板（最好薄一点，不要太大），一个垫圈，曲别针，锥子，电烙铁，几根导线，两个发光二极管，一节电池。

这些材料都很好找，发光二极管如果没有的话可以去电子市场买到，很便宜。

2.在木板中间用锥子转一个小孔，将一个曲别针弯成勾形，垂直地通过木板上小孔固定在木板上，勾上能挂住垫圈就可以。

3.再取两枚曲别针，将其一半拉直，只保留一个拐弯，实际上拉直的部分就是天平的臂，剩下弯曲的部分就是托盘。

另一个曲别针也做同样的操作。

4.将两枚曲别针和垫圈焊在一起，垫圈在中间（注意，曲别针要成一条直线）。

5.将垫圈挂到勾上，调整勾与木板的距离，大约3毫米即可。

6.在两个托盘下固定两枚曲别针，曲别针旁边准备用发光二极管作指示灯。

7.在木板下面设立电路，天平就相当于单刀双掷开关。

这个电子天平小模型就做成了，它最重要的部分就是电路。

电路的设计相当于2个回路，共用1个电源、2个发光二极管。

只要左边沉，左边的托盘就会和他下面的别针连通，从而电路接通，二极管发光；若两边重量相等，电路不通，两个二极管均不亮。

需要注意的是，这是个模型，只能称量很轻的物体，比如说两个小纸屑，可千万别什么都往上放！