一、引言

 

在科學研究和工業生產活動中，質量稱量是一項基礎性操作。從微量化學試劑的精確配制到原材料的批量稱量，分析天平的性能直接影響著實驗結果和產品質量。賽多利斯集團作為國際的精密稱量儀器制造商，其產品線涵蓋從超微量天平（精度≤0.001mg）到大量程精密天平在內的全系列天平設備，廣泛應用于制藥、化工、生物技術、食品加工及高校科研等領域。

 

賽多利斯天平采用基于電磁力補償的傳感器技術，以單點單片稱重傳感器或超級單體傳感器為核心，結合數字信號處理技術與智能化校準功能，在稱量精度、重復性和溫度穩定性等方面具有較好的性能。本文將從工作原理、核心傳感器技術、產品分類、主要應用及校準維護等方面，對賽多利斯天平進行系統的技術闡述。

 

二、工作原理

 

賽多利斯分析天平的工作原理基于電磁力補償（EMFC，Electromagnetic Force Compensation）技術。這一原理在電子分析天平中被廣泛采用，其核心在于將被測物的質量轉換為電磁力，再通過檢測電磁力矩達到平衡狀態來確定質量值。

 

具體而言，電子分析天平的機械結構利用了杠桿原理——左側的被測物產生的重力矩與右側放置在磁缸中電磁線圈產生的電磁力矩在橫梁兩端達到平衡。橫梁末端的差分光電管檢測橫梁是否處于平衡狀態，將光信號轉換為電信號。當被測物置于稱量盤上時，橫梁的平衡狀態被破壞，差分光電管的輸出信號隨之改變。該電信號經PID控制電路處理后，與鋸齒波發生器輸出的參考電壓在高精度比較器中進行比較，產生PWM（脈寬調制）信號，驅動功率管調節電磁線圈中的電流，從而調整電磁力的大小直至橫梁恢復平衡。PWM脈沖寬度與被測物的質量之間存在確定的線性關系，經過微處理器校準和線性化處理后，即可得到被測物體的質量讀數。

 

在賽多利斯天平中，這一原理得到了進一步的技術優化。采用超級雙杠桿單體傳感器，基于電磁力補償原理，通過特種合金在高速加工中心上一次加工成型，大幅減少了機械零件的數量。相較于傳統多級杠桿結構，這種高度集成化的傳感器對溫度變化的敏感性較低，溫度漂移較小，因此響應速度更快，讀數穩定性更好。

 

三、核心傳感器技術

 

賽多利斯天平的核心競爭力來源于其自主開發的傳感器技術。根據不同精度和量程的需求，賽多利斯天平主要搭載以下傳感器方案。

 

超級單體傳感器（MonoBloc）是賽多利斯在精密稱量領域的技術突破。由一塊特種合金材料在超高速加工中心上進行三維立體加工、一次成型制成，替代了傳統天平中由120多個零部件組成的復雜稱量結構。除磁缸和線圈之外，傳感器成為一個整體性的組件。這種高度一體化的設計使天平具有更高的分辨率，響應時間更短，受環境溫度影響較小，整機零部件數量減少70%，相應地故障概率也有所降低。

 

超級雙杠桿單體傳感器是在單體傳感器基礎上進一步優化的方案。BT系列的部分型號搭載了該傳感器，采用雙杠桿結構而非傳統的單級杠桿，由一塊特種合金材料在高速加工中心上一次加工成型。這一設計使天平對溫度變化的敏感性進一步降低，溫度漂移更小，測量結果更為可靠，響應時間也進一步縮短。

 

單點單片稱重傳感器是基于電磁力補償原理的另一類傳感器方案，應用于CCE系列等大質量比較器和精密天平。由于將力直接引入稱重傳感器，無需通過中心傳動裝置傳遞，因此偏心加載誤差極低，即使在60kg負載下仍能保持毫克級別的重復性。部分型號還配備了防塵罩和防風罩，以減少空調系統引起的空氣流動對稱量精度的干擾。

 

四、產品系列與技術參數

 

賽多利斯天平按精度等級主要分為超微量天平（精度≤0.001mg）、分析天平（0.01mg/0.1mg）和精密天平（≥1mg）三類。

 

Cubis系列是模塊化分析天平的代表，設計上注重靜電抗干擾能力，可在靜電活動較多的環境中保持系統不受影響，獲得準確可靠的稱重結果。

 

BSA系列是實驗室用戶較為熟悉的常規分析天平系列，BSA224S-CW等型號內置電機驅動的校準砝碼，實現全自動內部校準，可隨時通過按鍵啟動校準程序。

 

BT系列電子天平搭載高速MC1處理器（40MHz），測量速度較快，精度較高。內置砝碼自動校準功能可隨時進行全自動內校，保持測量精度。該系列采用SMT表面貼裝技術，電路板體積更小、集成度更高。

 

Secura®系列精密天平在稱量準確性之外特別注重法規遵從性。設備內置SQmin功能用于自動檢測與監測，確保稱量結果處于USP可接受范圍內，同時配備Cal Audit Trail功能，對所有校準與調整數據進行可溯源的文件記錄。實時水平調節指南和互動式用戶調平指南有助于避免因天平未經調平而產生的錯誤。

 

CPA系列分析天平在注重高性能的同時兼顧堅固耐用性，適用于長期的實驗室應用。內置雙向RS-232C數據接口，支持ISO/GLP標準的記錄和打印輸出，為與其他分析設備和實驗室信息系統的數據互通提供了基礎。

 

在技術指標方面，賽多利斯天平的核心參數包括：靈敏度、重復性、四角誤差和線性誤差四項，出廠前均需通過測試調整。以BCE系列精密天平（3200g/10mg）為例，重復性可達10mg，線性為20mg，典型穩定時間為1秒。幾乎所有CPA分析天平都具備過載保護功能和適應外部環境的四級防震設計，提高了對外界干擾的耐受能力。

 

五、應用領域

 

賽多利斯天平的應用覆蓋了從基礎科學研究到工業質量控制的多個領域。

 

在制藥和生物產業中，天平用于原料藥的精確稱量、制劑配方的配料控制、藥品含量均一度檢查以及穩定性考察樣品的精密稱量。符合ISO/GLP標準的打印輸出功能便于滿足監管機構對數據完整性和可追溯性的要求。

 

在化學和化工領域，分析天平為催化劑的精確定量、高純度化學品的配制、反應物料的配比控制提供稱量手段。具有防腐蝕涂層的化學耐受性部件可減少化學品對儀器的影響。

 

在食品加工和質量檢測中，天平用于配方稱量、營養成分分析和添加劑定量檢測。配置下部吊鉤的型號支持大體積樣品或密度測定等特殊稱量需求。

 

在學術研究和政府實驗室中，賽多利斯天平為各種需要精密稱量的實驗任務提供設備支持。天平內置的多種稱量應用程序（包括密度測定、百分數稱量、計數檢重、峰值保持、統計和配方計算等）擴展了稱量設備的應用范圍，可滿足不同研究場景下的多樣化稱量需求。

 

六、校準與使用維護

 

賽多利斯天平的準確性保障有賴于科學的校準制度和規范的操作維護。

 

賽多利斯分析天平配備的內置電機驅動校準砝碼可實現全自動內部校準，只需輕按校準鍵即可完成操作。全自動內部調整功能isoCAL始終確保符合USP要求的稱量精度。此外，還可對內置砝碼值進行修正，從根本上保證校準準確性。Secura系列精密天平100%的溯源以及帶有樣品和批次識別標識的清晰文檔功能，可簡化實驗室的法規遵從和數據管理工作。

 

在使用環節，天平應保持水平狀態（可調校水平泡），使用前應按產品要求預熱（通常為0.5至2小時），確保電子元器件達到熱穩定狀態。帶防風罩的分析天平每次稱量前應檢查防風罩的密封性，關閉防風門待穩定后讀數。稱量物必須冷卻至室溫后再放入稱量盤，防止熱氣流對流干擾稱量結果；稱量物的重量不得超過天平的最大量程，防止過載損壞傳感器。秤盤和防風罩建議定期清潔，避免殘留物影響稱量精度。天平存放環境應保持干燥，避免日光直射和溫度劇烈波動，遠離空調出風口、散熱器和窗戶。

 

建議每年委托計量檢定機構對天平進行一次性能校驗，驗證靈敏度、重復性、四角誤差和線性誤差等關鍵指標是否符合出廠精度等級和檢定規程的允差要求。如標準砝碼和天平的顯示值出現偏差，應考慮請技術人員檢查傳感器是否需要清潔或調整。