实验室称量报告

实验室称量调研报告1项目信息项目信息：实验室称量2背景随着科学技术的不断发展,天平仪器的原理及其结构发生了很大变化.它广泛地应用微电子技术、计算机技术,使天平仪器逐步向智能化发展.电子天平的拓展可谓异军突起,它的功能、用途远远地胜过了机械式天平。电子天平具有自动校准、称量快速准确、去皮重、自动显示等优点，是传感技术，电子技术和微处理技术发展的综合产物。称重是实验室最常见的工作之一。先进的微量天平、半微量天平、分析天平与精密天平现已得到了极大优化，以致于通常无需设置专用称重室。电子技术的进步极大地简化了天平操作过程，大幅度缩短了称重时间，并且使天平具有很高的灵活性，因此可将其直接集成于生产过程当中。本报告根据实验室称量所需要的一些相关要求做出分析，对国内外各公司的电子天平进行调研，并对一系列典型产品进行介绍，选择合适的实验室称量仪器。3术语1.FACT：FullyAutomaticCalibrationTechnology，全自动校准技术。2.最大称量：不计添加皮重时的最大称量能力；3.最小称量：小于该载荷值时称量结果可能产生过大的相对误差；4.安全载荷：120%正常称量范围；5.多分度：只有一个称量范围，按不同实际分度值分为几个局部的称量范围；6.允许误差：等级检定时允许的最大偏差;7.感量（实际分度值：一台电子秤所能显示的最小刻度;通常用“d”来表示；8.检定分度值：用于划分天平级别与进行计量检定的，以质量单位表示的值，通常用“e”来表示；9.重复性:对同一载荷,多次称量所得结果之差,应不大于该称量最大允许误码差的绝对值；10.四角偏差：将同一物体放置在天平的不同位置，若天平读数相同，则该天平四角性能良好。测试该性能的时候把砝码放在秤盘中心的上下左右四个方向。亦称为偏心载荷或偏载测试；11.响应时间（稳定时间）:从样品放到秤盘，到显示器显示读数的时间。4称量原理4.1系统功能框图图4.1系统功能框图激励电压给传感器提供一个工作电压，在外力的作用下传感器会输出一个信号。将输出的信号送入滤波电路模块，经过滤波后将信号送入A/D转换电路模块，信号经过放大并转化成数字量后，再送入单片机中进行处理。按键电路模块有清零，去皮重，单位换算等作用，声音提示电路模块在称重物的重量大于所设定的最大量程时，会发出报警。液晶显示模块用于显示重量等。4.2传感器称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类，以电阻应变式使用最广。目前世界在工业电子秤和试验室天平上最通用的2种称重原理为：应变片传感器和电磁力传感器。具体内容在下面介绍。4.2.1电阻应变式称重传感器由电阻应变片、检测电路和弹性体三个主要部分组成。弹性体的作用除了对外力产生一个反作用力外还产生一个应变场，使电阻应变片能较好的完成转换任务。检测电路大多采用惠斯登电路，其作用是将电阻应变片的阻值变化转变成相应的电压输出。电阻应变式称重传感器的工作原理是指弹性体在感受到外力作用后产生形变，使其表面粘贴的电阻应变片也跟着产生形变，电阻应变片在产生形变后其阻值也发生相应的改变，再经过测量电路把这一阻值的变化转换成电信号。如图所示：4.2应变片传感器原里图应变片传感器是通过4个焊在金属结构上的力感应器测量出重量产生在金属结构上的拉力。4个感应器连接在一起形成电桥，如图4.1。最简单的传感器只有4个电阻，零负载的时候四个电阻是一样的。当传感器受到压力后，电阻A和D的电阻将会减小，电阻B和C的电阻将会加大。导致电桥失衡。当电桥上通电压从+E到–E，就有信号从+S到-S输出。无负载状态输出电压为0，负载重量与输出电压呈线性关系。大多传感器并不像举例的那么简单。还需要不同的电阻来补偿温度变化带来的影响，调节输出电压。传感器也能并联使用，来增加负载量程。并联传感器的时候，每个传感器承载一部分重量，原理与使用单传感器相同。传感器通常由于局部超载而损坏。传感器损坏将导致零点出现偏差。即便仍然可以使用，也会出现线性偏差或温度补偿失灵等问题。传感器沾水将引起应变片松动或电路故障等问题，导致传感器被破坏。4.2.3电磁电磁力平衡传感器是一种高精度测力传感器，其分辨率可达到数百万分之一，甚至达到了数千万分之一，广泛应用于电子分析天平中。电磁力平衡传感器工作原理是依靠载流线圈在恒定直流磁场中产生的电磁力与被测物体的重力平衡的原理完成被测物体的力信号至电信号的转换。在测量物体质量时，通过间接测定磁场中流过线圈电流强度的大小，实现对被称物体质量的测量。图4.3电磁力平衡传感器工作原理图电磁力平衡传感器工作原理如图4.3所示。图4.3中虚线方框内为电磁力平衡传感器、位移检测电路、PID调节等组成的闭环结构。称盘加载前，电磁力平衡传感器处于初始平衡状态。称盘加载后，被称量物体的重量使电磁力平衡传感器的可动部分发生位移。遮光片位移使光敏二极管D2感应到D1发出的光，光信号经光电检测电路转换为电压信号。电压信号通过PID调节，向线圈提供一个与被称物体的质量m成正比的电流I。线圈在永磁体的磁场作用下，将产生向上的力F，使电磁力平衡传感器的可动部分向上移动。遮光片向上移动后，使光电检测电路的输出电压减少，PID积分环节使流经线圈的电流I继续增大，直至可动部分恢复到初始平衡的位置。此时，线圈电流I在永磁体磁场作用下产生的力F与被称量物体的重力相等，传感器处于平衡状态。于是F=BIL=mg.式中，B为永磁体气隙中的磁感应强度；L为动圈的导线长度；g为重力加速度。当磁感应强度B、线圈长度L和重力加速度g一定时，通过测量线圈电流，即可间接测量被称量物体的质量。5.电子天平的分类通常情况下，电子天平有不同的使用精度以及不同的称重对象，因此统计下来，电子天平的分类也是不少的，大致可有六大分类，包括：1超微量电子天平超微量天平的最大称量是2至5g,其标尺分度值小于(最大)称量的10-6。2精密电子天平：这类电子天平是准确度级别为Ⅱ级的电子天平的统称。3常量电子天平：此种天平的最大称量一般在100至200g，其分度值小于(最大)称量的10-5。4半微量天平：半微量天平的称量一般在20至100g，其分度值小于(最大)称量的10-5。5超微量电子天平：超微量天平的最大称量是2至5g,其标尺分度值小于(最大)称量的10-6。6微量天平：微量天平的称量一般在3至50g，其分度值小于(最大)称量的10-5。下面举赛多利斯的一些产品来说明，产品型号最大单位称量（g）读数精度LC系列电子分析天平60—340000.001—1gAC系列电子分析天平60—2100.01—0.1mgRC系列电子分析天平52—2500.001—0.1mgBA系列电子分析天平30—61000.01—100mgPT系列电子天平121—61000.01—1g微量及超微量电子天平3—250.001-0.01ug6国内外主要厂家及其一系列产品介绍6.1瑞士--梅特勒-托利多梅特勒和托利多以前是两个公司，梅特勒一个是瑞士的，托利多是美国的。他们两家一家是做天平另一家是做称和轨道衡的，后来，两家合并成梅特勒托利多。总部设在瑞士，不过在瑞士，美国，德国和中国都有工厂。历经百年变革，紧随时代步伐，梅特勒-托利多集团已走过一百年的光辉历程。1901年，亨利·托巴德博士创新推出了全球第一台具备全自动重量和价格显示的店铺秤，开创了托利多品牌，并发展为美国最大的工业及商业衡器制造商。1945年，欧莱德·梅特勒博士发明了令世界瞩目的首台单秤盘替代法天平，并在1973年，又隆重推出了世界上第一台全电子精密天平——PT1200，引发了全球天平的技术革命。1989年，梅特勒和托利多这两个行业领导者联姻，梅特勒-托利多品牌从此诞生！1997年，梅特勒－托利多的股票在纽约证券交易所成功上市，集团从此成为上市公司。现在，梅特勒-托利多在全球范围内拥有员工八千五百名，在三十七个国家及地区从事销售及服务工作。同时，集团还在瑞士、德国、美国、中国等国家设立了生产基地，为遍布世界的销售网络提供产品。6.2产品及其特点梅特勒－托利多的实验室称量电子天平可以分为三类：超微量/微量天平，分析天平，精密天平。产品类别最大称量精度传感器特点超微量/微量天平6.1g1.0ug52,000,000位的分辨率；明亮的触摸显示屏、智能化用户操作指导以及无需用手接触的红外防风罩控制功能；触摸显示屏提供无可比拟的用户友好的操作界面。多达8个个性化设置的用户操作界面可以被自由设定、保持和恢复。分析天平510g0.01mg/0.1mg单模块称重传感器利用SmartGrid获得精确的结果；触摸屏—操作方便；最大限度地利用各种专业配件：易巧称量组件用于直接称量、抗静电解决方案、密度测定等。易于清洁—避免交叉污染；精密天平4200g—64kg0.1mg/1g高速单模块称重传感器红外感应器(SmartSens)实现无需用手接触的操作；在SOP流程中，在完整的用户分步指南导引下操作天平。LabX处理所有称量结果和计算，还能在操作过程中自动打印标签和报告；水平控制系统通知天平是否正确调节，以确保获得精确的结果；易于清洁—避免交叉污染；6.3德​国​—赛​多​利​斯世界天平之父——德国赛多利斯集团创建于1870年，是世界著名的过程技术和实验室仪器的供应商，是称量技术的市场领导者。提供称量技术产品、电化学分析仪器，并可为用户的实验和生产提供全套的解决方案。赛多利斯在110多个国家设立了分支机构或办事处，生产基地遍布美洲、东欧、亚洲等地。130多年以来，赛多利斯公司一直在不断创新和改进称量技术，始终走在称量技术发展的前沿。发明了：第一台铝制短臂分析天平(1870)；第一台精度达一亿分之一克的超微量天平，于1971年被载入《吉尼斯世界纪录大全》，创造了世界最高精度的纪录，并一直保持至今；应用40MHz高速微处理技术的电子天平(1990)；超级单体传感器，在德国、美国和瑞士等国家都取得了专利(1998)。时至今日随着超高性能微处理机技术和层次结构的应用,使得90年代的赛多利斯电子天平达到了一个令人难以想象,独一无二的高水平:自动故障检查;全自动校正;超载自动保护;自动回零;温度自动线性补偿;标准接口;自动打印;内装缺码自动校正功能和无可比拟的高精度;独有的四级防震系统使其具有良好的浏量稳定性和重复性;安装方便,操作简单全。1997年赛多利斯公司已生产出全球独一无二的超级单体传感器,并成功地推出最新型号的电子天平,开创了电子天平的新纪元。超级单体传感器是采用碾磨、切割坚实的特种合金,让具有分析特性的称量系统成为一个整体,大大消除了环境温度的变化对传感器温度的影响,并具有:极高的重复性、稳定性和卓越的性能价格比。目前哥廷根总厂生产的天平有分析天平精密天平和工业天平200多种适用于各种不同的应用领域其读数精度最高可达001微克称量范围0一3000公斤,加/减一天平则显示了其检测、分份及分类的三位一体的优越性。6.4产品介绍产品类别最大称量精度传感器功能及其特点超微量/微量天平1.1/2.1/6.1g0.001/0.002/0.005/0.0001mgMonolithic称重传感器内置电机驱动校准砝码确保只需按一下键即可获得最高的精确性;isoCAL校准/调整功能,全自动校准和调整;nei内置电机驱动校准砝码确保只需按一下键即可获得最高的精确性;分析天平80/120/160/320g0.1/0.2/0.5mg超级双杠杆单体传感器自动校准系统;最新SMT技术，线路集成度更高；防静电涂层玻璃防风罩能有效地屏蔽外界静电荷的干扰；动态温度补偿和全自动故障诊断；应用程序：计数、动物称量、百分比称量、净重求和、单位转换、合计、计算（乘、除）精密天平40g/3.2kg1mg/10mg超级双杠杆单体传感器-cw型号标配内置校准砝码，全自动校准；读数最少有四位小数；动态温度补偿和密度直读；四级防震和超载保护。6.5日本—岛津1875年，科学精密仪器的开拓者之一岛津制作所在日本京都创立。

1918年开始生产顶盘天平和转矩天平，并于1925年在市场上销售平衡杠杆分析天平。自此，不断完善的岛津天平为工业和科研的发展做出了贡献。

在早期，精确称量需有经验的人员进行操作，既费时，又要求有熟练技巧。将试样和小块物质放在悬挂于杠杆的称盘上，通过移动的指针判读刻度，是艰苦而劳累的工作。

岛津一直致力于解决此类称量工作上的困难，直读分析天平的成功开发标志着称量技术新时代的开始。在L型天平方面，用简便的调节控制盘操作取代了敏感的质量加载工作。为用户节省了三分之二的称量时间，并从此告别了传统的天平时代。

1959年，岛津又增加了采用Roberval机械结构的上载直读天平。以这些仪器制定的标准，在很多顾客的实验室一直沿用至近年。

岛津不断地致力于开发新技术。早在1971年，岛津发布了首台电子天平，数字天平，标志着称量观念的重大转变。称量只须接通天平的电源、放置试样和看显示器。六年后（1977年），微机应用于电子天平，从而进一步提高了称量性能。紧凑型ED系列在灵敏度、分辩率和稳定性方面均有相当大的改善。

岛津一直致力于使顾客满意、深入市场、了解用户需求，并向顾客介绍新技术、新仪器。

1985年的根据温度的全自动校准，1989年的首台整体型质量传感器（OPF，后更名为UniBloc）1993年的高灵敏度AEM-5200微量天平，以及独特的直通视窗（Windows）功能——完美地满足新世纪的计算机化实验室的要求，这些仅仅是岛津的一部分成就。2003年推出了配备新一代质量传感器UniBloc的天平系列。6.6产品介绍产品类别最大称量精度传感器功能及其特点半微量分析天平42/82/120g0.1/0.01mg单体传感器Unibloc使用者可以使用两中全自动校准模式。“PSC”是根据当温度发生变化，天平会自动校准，而“Clock-CAL”是在预定的时间，天平会自动校准；通过打印机，校准记录可以自动打印输出；测定数据可直接输到Windows应用程序上，无需安装其它软件。分析天平62/320g0.1mg单体传感器Unibloc当温度发生变化，天平会自动校准；在预定的时间，天平会自动校准；校准记录可以有时间、日期，符合GLP/GMP/ISO要求和静电消除器测定数据可直接输到Windows应用程序上，无需安装其它软件。精密天平220/6200g0.1/0.01/0.001/0.0002g单体传感器Unibloc马达驱动内砝码校准，只需一按键，可随时进行校准（TW系列）；在测量过程中，只需一按键，可快速调节天平的响应性及稳定；菜单操作键容易操作的按键设计；测定数据可直接输到Windows应用程序上，无需安装其它软件；如果你在一定时间内不使用天平，天平电源（TXB系列）或显示屏（TX系列）会自动关闭。6.7美国--奥豪斯“奥豪斯公司成立于1907年，是一家世界领先的为实验室，教育，工业和专业市场提供天平和衡器产品的制造商。奥豪斯的总部位于新泽西州的PineBrook,办事处遍及欧洲、亚洲和拉丁美洲”（奥豪斯中国官网）。而奥豪斯也一直被介绍为世界天平四大品牌之一（前两位是无庸置疑的赛和梅，至于后两位的排名有争议），2006年奥豪斯上海公司成立以后，在国内市场也发展很快，很多客户也接受了它的产品。但是，熟悉天平行业的朋友都知道，实际上，奥豪斯上海公司是梅特勒的一个市场策略下的产物！，看一下奥豪斯的营业执照，其中在股东（发起人）一栏中，很明确的表明了MT中国控股的字样。那为什么梅特勒自己生产天平，还要再成立一家公司来竞争呢？原因很简单，梅特勒与赛多利斯在高端竞争，但是中国还有很多用户需求便宜的产品，有些需求甚至连AL系列的价格都无法达到，怎么办？要么拱手将市场让给国产厂家或者其他小的国外厂家，要么就把梅特勒产品降价，这显然是不现实的，梅特勒公司就想到了这个办法——新品牌竞争。将奥豪斯引入中国，生产也可以放在梅特勒，但是OEM产品的标签就改为奥豪斯，这样，无需重新建立生产基地，无需发展销售渠道，无需专门培训销售和服务人员，奥豪斯品牌在中国也能很快的树立起来，而且价格也能充分满足中国用户的需要。6.8产品介绍产品类别最大称量精度传感器功能及其特点DISCOVERY专业型分析天平81/110/210g0.1/0.001mg电磁称重传感器金属底座和上壳，不锈钢秤盘，防静电玻璃玻璃侧移门顶部移门，可更换的面板防护罩;全自动内部校准功能;SmarText™提示软件：屏幕上的文字提示可使天平的操作和设置更为简单;ADVENTURER分析和精密天平65/120150/220g1mg/0.1mg电磁称重传感器最新的数字处理技术，快速获得稳定的称量结果；出色的微量加样技术；密度直读功能；EXPLORER专业型分析和精密天平120/220/320g1mg/0.1mg电磁称重传感器超大触摸显示屏，便捷的图形界面软件SmarText™2.0，天平风罩并配有防静电涂层玻璃防风罩，挥手即开的自动风罩门设计;Explorer采用分体模块化设计，可以与称量基座进行分离;除了AutoCalTM自动内部校准型号外，还添加了外部校准系列。ADVENTURERPRO先进型天平50/410/2100/3100/4100g0.01g/1mg电磁称重传感器无轨道风罩;灵巧的提示软件;标配RS232通讯接口(可选配第二RS232通讯接口)，动态称重和多种称量单位选择。并具有内部校准型号可供选择.

6.9沈阳龙腾沈阳龙腾电子称童仅器有限公司是由中国计于技术开发总公司、香港龙腾公司和沈阳市子称量仪器设备联铂公司投资的中外合资企业。该公司采用先进的电脑技术及高精密传感器技术,开发了ES-ABN系列精密电子天平精度达0.0001g最大称量范围飞100g-5Okg于1990年通过了国家计蚤院定型鉴定,并获得型式批准证书。1991年获“七·五全国星火计划博览会”金奖.1992年荣获“全国计童成果展览会”优秀奖。ES-AB系列电子天平有几十个品种可供选择其中包括计数天平和活动物天平等多功能型天平特点是;称童快速、准确、可靠,并具有自动校准、去皮等功能。接上不同接口可与打印机，计算机等外部设备相联为现代化工业计量和科研提供了新的计重仅器。同时，亦生产和销售医疗设备---环氧乙烷灭菌箱系列产品。其特点：技术先进、操作简便、灭菌彻底、型号齐全和高性价比。适用于：医疗、美容等各行业中畏热畏湿物品的灭菌处理工作。6.10产品介绍产品类别最大称量精度传感器功能及其特点ESJ-B系列精密电子分析天平110-220g0.1mg后置式电磁力传感器配备外置校准砝码，随时随需校准。F1级无磁不锈钢砝码；多种计量单位和计数称量方式，单位转换及数据输出：克、克拉、盎司、记数、百分比称重等，适用于不同计量；具有超载/欠载报警、温度补偿、全量程去皮、累加/累减、底钩称量（选配底挂钩）。配有RS232输出接口，可与电脑、打印机等外配，充分满足实验室质量分析之需求；ESJ-4系列精密电子分析天平120-220g0.1mg后置式电磁力传感器全金属外壳，更加牢固可靠，能有效屏蔽环境中的电、磁等对于天平的影响，适应环境性更强，工业级结构设计，使寿命更久；内部校准砝码；钴兰色荧光数码管显示屏；具有超载/欠载报警、温度补偿、全量程去皮、累加/累减、底钩称量（选配底挂钩）；选配RS232输出接口，可与电脑、打印机等外配，充分满足实验室质量分析之需求。JD-2/3系列多功能电子分析天平100-5000g1mg下置电磁力传感器配备外置校准砝码，随时随需校准；液晶显示屏。显示清晰；多种计量单位和计数称量方式，单位转换及数据输出：克、克拉、盎司、记数、百分比称重等，适用于不同计量；有超载/欠载报警、温度补偿、全量程去皮、累加/累减、底钩称量（选配底挂钩）；配有RS232输出接口，可与电脑、打印机等外配，充分满足实验室质量分析之需求；ESJ182-4十万分之一分析天平30-180g0.1mg/0.001mg后置式电磁力传感器内部校准砝码;钴兰色荧光数码管显示屏;具有超载/欠载报警、温度补偿、全量程去皮、累加/累减、底钩称量（选配底挂钩）;选配RS232输出接口，可与电脑、打印机等外配，充分满足实验室质量分析之需求;双量程，一机两用，日常称量使万分之一，高精度称量使用十万分之一。ESJ-A全自动精密电子天平110-220g0.1mg后置式电磁力传感器全自动一键内部校准、自动定时校准、温度变化自动校准；超大液晶白色背光显示屏；多种计量单位和计数称量方式，单位转换及数据输出：克、克拉、盎司、记数、百分比称重等，适用于不同计量；具有超载/欠载报警、温度补偿、全量程去皮、累加/累减、底钩称量（选配底挂钩）