数字秤是如何工作的

你可以看到这个传统浴室磅秤里的弹簧(右)和弹簧板。

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天平有各种形状、大小和配置，但进行测量的基本部件几乎总是一个负载细胞．

测压元件是一种传感器是一种将一种能量转换为另一种能量的装置。通过测压元件，数字秤将机械能——由坐着或挂着的负载引起的压紧或拉伸——转化为电效应。广泛使用的应变仪(你也可以把它看作应变计)，例如，它读取压缩或张力的微小变化，在惠斯通电桥电阻[来源:Mashaney；ω］．

让我们以压缩应变计为例来分析一下。

当施加的力使物体体积减小时，就会发生压缩，但它也可以指沿着一个或多个维度的更普遍的尺寸减小。当这种情况发生时，挤压导电材料会改变其电阻，因为较长较窄的导线比较短较宽的导线电阻更大[来源:克雷格］．把它想象成水通过管子:管子越长越窄，就越难让水通过。

各种材料在变形下经历不同的阻力变化，一种质量称为衡量因素．测量因子也会随着温度的变化而变化。因此，在室温下表现良好的康坦合金(55%铜和45%镍)已成为应变测量的首选材料[来源:百科全书；克雷格；国家仪器；普拉特]。

为了测量重量压缩引起的电阻变化，一个或多个应变片被放置在惠斯通电桥．惠斯通电桥是一种电路，它可以通过平衡电路中其他地方的已知电阻来检测未知电阻。从某种意义上说，它就像一个电阻的天平:一边的“重量”(电阻)告诉你另一边未知的“重量”(电阻)。克雷格；国家仪器；普拉特]。

一个给定的电桥可以包含1-4个应变片。当使用多个仪表时，它们被安排在相反的方向，以提高灵敏度和减轻温度影响。由于应变电路中的电阻变化很小，信号通常需要放大[来源:克雷格；国家仪器；普拉特]。

当测压元件测量抗压电阻变化时，它将信号传输给CPU, CPU将信号转换为显示板的输入信号，然后显示在数字屏幕上。无论你使用应变计或其他测量仪器，这一原理都是正确的。

研究、工业和商业需要在看似无限的环境条件和空间限制下测量重量的能力，同时还需要控制可能的错误。因此，尽管应变计是最广泛使用的类型的测压元件，但它们远不是目前唯一使用的设计[来源:Eilersen；ω］．

需要更高安全性和无菌性的行业经常转向气动负荷细胞它通过测量保持物体平衡所需的气压来得出物体的重量。这些“吹牛者”在食品行业或危险场所工作得很好，因为它们不含有可能渗入、滴落或喷射到环境中的液体。气动电池可以称重范围广，精度高，但他们需要一个清洁，干燥的气氛，往往需要他们的甜蜜时间响应[来源:ω］．

液压负载细胞，以流体压力的变化来测量负载，常用于称量罐、箱和料斗。因为它们在没有电力的情况下也能工作，所以液压电池在偏远地区也能很好地工作，因为电力的前景是不确定的。昂贵，复杂，但坚固耐用，这些充满液体的设备不会标记或失败，即使在百万磅的负载下[来源:Eilersen；ω；Takhirov et al。］．

术语“应变计”、“气动”和“液压”描述工作原理——本质上是指控制每种称重技术的物理定律。但买家在寻找尺寸时，也可以根据工作要求考虑电池的大小、形状、配置、材料和其他物理方面。例如，需要在潮湿环境中进行测量的客户可能会选择密封的罐细胞，而与清关问题有关的设施可能会选择更薄的弯曲梁单元(来源:Mashaney；ω］．

形状因素的选择还考虑到它们能够最大限度地减少外部力量的影响。天平通常测量的是沿着一个叫做主轴——在重量的情况下，这意味着向下(在引力的方向)。称重误差主要来源于离轴与负载平行的力，来自于拷贝的，垂直于它[来源:Novatech］．由于它们的锯齿形设计，s-beam负载细胞擅长消除副负载[来源:ω］．

在每个类别和子类别中，都有尺寸、形状和价格范围，以满足几乎所有可以想象到的需求。但除了衡量你的选择，天平还有更多的功能。测量力和任何精确测量一样，都充满了技术上的麻烦——考虑到人类的生命——和成堆的金钱——可以依赖于几克的差异，这不是小事。

你费力找到的数字秤是一些灵巧的工程和严肃的科学的总和。放尊重点，好吗?

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有句老话说，一个手表的人知道时间，但两个手表的人永远不能确定。天平也面临着类似的难题:如果你给同一个物体称重两次，会得到相同的结果吗?在不同的日子，在不同的天气情况下如何?如果是，即使磨损，鳞片还能保持一致吗?

这些因素——分别称为可重复性，再现性和调整——这些都很重要，但潜在买家还必须考虑更基本的问题，比如体重秤体重范围，包括其最小和最大容量[来源:AWS］．

不过，如果设备缺乏必要的准确性和精确度，那么这些统计数据就无关紧要了。尽管这两个词经常被误用为同义词，但它们是不可互换的:精度描述工具度量实际或预期值的程度，而精度指的是度量的粒度或精确程度。一个速度枪可以在90英里/小时的速度下打出90.4213英里/小时的快速球是准确的，但不是精确的;一杆速度枪能以88.3246英里/小时的速度打出同样的快球是精确的，但不是准确的。

刻度通常用百分比来表示准确度全面（FS)——设备可以测量的总校准范围。例如，对于500磅的秤，1%的FS准确度意味着+/- 5磅，而对于100磅的秤，则意味着+/- 1磅。或者，误差可以用百分比表示实际阅读（基于“增大化现实”技术):对于在这样的秤上重达100磅的物体，无论秤的范围是10磅还是10000磅，2%的AR意味着误差为2磅[来源:AWS；布施;操练椅]。

比例尺的精度同样是可变的。按照工业标准，无论产能如何，天平最多可分为10,000个部分:因此，10,000磅的天平将分为1磅的增量，而500,000磅的天平将分为50磅的增量[来源:AWS；克罗利；Mashaney］．根据这些划分将称重设备分组(参见侧栏)。

记住这一点，总是尝试选择一个具有足够高的容量来处理您正在测量的东西，但不太高的量表。这将确保你得到最精确的可能，每磅。