電磁力平衡傳感器主要應(yīng)用在電子天平上,電子天平的重要特點(diǎn)是在測(cè)量被測(cè)物體的質(zhì)量時(shí)不用測(cè)量砝碼的重力,而是采用電磁力與被測(cè)物體的重力相平衡的原理來(lái)測(cè)量的。秤盤通過(guò)支架連桿與線圈連接,在稱量范圍內(nèi),當(dāng)被測(cè)重物的重力mg通過(guò)連桿支架作用于線圈上,方向向上,這時(shí)在磁場(chǎng)中若有電流通過(guò),線圈將產(chǎn)生一個(gè)電磁力F,可用下式表示:
F=KBLI
其中K為常數(shù)(與使用單位有關(guān)),B為磁感應(yīng)強(qiáng)度,L為線圈導(dǎo)線的長(zhǎng)度,I為通過(guò)線圈導(dǎo)線的電流強(qiáng)度。電磁力F和秤盤上被測(cè)物體重力mg大小相等、方向相反而達(dá)到平衡,同時(shí)在彈性簧片的作用下使秤盤支架回復(fù)到原來(lái)的位置。即
F=KBLI=mg
由上式可知,處在磁場(chǎng)中的通電線圈,流經(jīng)其內(nèi)部的電流I與被測(cè)物體的質(zhì)量成正比,只要測(cè)出電流I即可知道物體的質(zhì)量m。
任何一個(gè)平衡控制系統(tǒng)為了進(jìn)一步提高其精度,需要加閉環(huán)控制系統(tǒng),如圖1所示。
若被稱物加重,天平則產(chǎn)生不平衡狀態(tài),通過(guò)光電檢測(cè)器檢測(cè)到線圈在磁鋼中的瞬態(tài)位移,經(jīng)前置放大器和PID調(diào)節(jié)器產(chǎn)生一個(gè)變化量輸出,然后于固定的鋸齒波比較,使調(diào)寬脈沖加寬,再用該調(diào)寬脈沖控制電流開關(guān),使電流減小,而恒流源是固定不變的,從而使流經(jīng)線圈的電流增大,這樣使電磁力增大并與被測(cè)物相抵消從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)。