電子天平稱量不準(zhǔn)確的原因及解決方案

【摘 要】本文闡述了影響電子天平稱量準(zhǔn)確性的幾個(gè)因素及解決方案。

【關(guān)鍵詞】分析天平 稱量 準(zhǔn)確性 原因 解決方案

【中圖分類號(hào)】TH715 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2015）09-0197-02

電子天平是利用電磁力平衡原理制造的天平，其衡量的結(jié)果是物體的質(zhì)量，和機(jī)械天平向比較，它的特點(diǎn)是功能多、稱重速度快、操作方便，被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)部門。但是電子天平也有些因素會(huì)影響電子天平稱量的準(zhǔn)確性，例如天平環(huán)境的選擇、天平的正確操作、物理因素等。下面就這些方面來談?wù)勲娮犹炱椒Q量不準(zhǔn)確的原因及解決方案。

一 天平環(huán)境的選擇

1.天平室的影響

電子天平應(yīng)安放在遠(yuǎn)離振動(dòng)和氣流波動(dòng)較大的環(huán)境，所以天平室應(yīng)避免受到氣流、沖擊和振動(dòng)的影響，遠(yuǎn)離容易產(chǎn)生振動(dòng)的區(qū)域。遠(yuǎn)離高壓傳輸網(wǎng)絡(luò)、高壓線等可能產(chǎn)生靜電負(fù)荷影響的區(qū)域。最好只有一個(gè)出入口，窗戶越少越好，這樣可以防止空氣的對(duì)流。

2.天平臺(tái)的影響

天平臺(tái)應(yīng)減少振動(dòng)影響，僅用于放置天平。天平臺(tái)選用材料要求為不易變形的材料，非鐵的抗磁性材料、非塑料或橡膠的防靜電材料。另外天平臺(tái)應(yīng)放置于房間角落或者豎直立于地面或固定于墻面，不能傾斜，這里是最穩(wěn)固、振動(dòng)影響最小的位置。

3.溫度及空氣濕度的影響

天平正常工作溫度范圍：5 ℃～40 ℃，保持稱量環(huán)境溫度的恒定，典型溫度漂移值1～2ppm/ ℃。天平正常工作環(huán)境濕度范圍：25～85%RH，保持相對(duì)濕度范圍為：45～60%RH，對(duì)于微量天平，應(yīng)盡可能保持稱量環(huán)境濕度的相對(duì)恒定。

4.光照的影響

避免陽光直射，例如：天平應(yīng)被放置在無窗的墻邊，選用較少產(chǎn)生熱輻射的照明設(shè)備，如熒光燈，另外照明裝置應(yīng)與工作臺(tái)保持距離。

5.氣流

天平還應(yīng)放在遠(yuǎn)離風(fēng)扇或空調(diào)等風(fēng)源的地方，確保天平的上方不要有直接的氣流，同時(shí)避免在門旁稱量。

二 天平的正確操作

1.調(diào)節(jié)水平

一般高精度的電子天平都帶有水平調(diào)整器和水平器，使用中要經(jīng)常對(duì)天平的水平狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。實(shí)際上有些使用者經(jīng)常忽略對(duì)天平水平狀態(tài)的調(diào)整，這也是造成天平稱量不準(zhǔn)確的原因。

2.天平預(yù)熱

電子天平的基本工作原理是F=BILsinQ。當(dāng)天平處于預(yù)熱階段時(shí)，隨著天平內(nèi)部溫度的升高，磁通量B會(huì)逐漸下降，同時(shí)，流經(jīng)線圈中的電流I也會(huì)減小，這樣就導(dǎo)致了電磁力變小，天平失去平衡。天平的顯示會(huì)呈現(xiàn)正的單方向漂移，只有天平經(jīng)過充分預(yù)熱，使磁鋼達(dá)到熱平衡，這一變化過程才結(jié)束。

3.運(yùn)動(dòng)天平

電子天平預(yù)熱好以后，不要立即進(jìn)行稱量，而要短暫地加載、卸載，以運(yùn)動(dòng)天平。電子天平的傳感器通常是由9或11片簧片構(gòu)成的彈性支承體，天平傳感器就是利用這些簧片進(jìn)行力的傳遞，使天平在平衡—失衡—再平衡的過程之中完成稱量。然而，在天平處于通電預(yù)熱階段或較長時(shí)間停止稱量時(shí)，天平傳感器是處于停止工作的休眠狀態(tài)，當(dāng)然簧片也處于休眠狀態(tài)，其恢復(fù)性能不佳，若這時(shí)進(jìn)行稱量，勢(shì)必會(huì)引起天平加載后回零不佳，示值穩(wěn)定性不好，重復(fù)性差。

運(yùn)動(dòng)天平的方法是用相當(dāng)于天平最大秤量的砝碼或物體加載到秤盤上，然后再卸載，此時(shí)并不在乎加載示值和是否回零，如此反復(fù)10次以上，使傳感器的簧片從休眠狀態(tài)逐漸進(jìn)入工作狀態(tài)，天平才能穩(wěn)定地稱量。對(duì)于進(jìn)行計(jì)量檢定天平，這一步是必不可少的，否則會(huì)得不到好的稱量結(jié)果。

三 物理因素的影響

1.樣品的吸濕性和揮發(fā)性

具有吸濕性的樣品，天平顯示值會(huì)緩慢增大，具有揮發(fā)性的樣品時(shí)，天平顯示值會(huì)越來越小，并非天平自身漂移的原因。為了減少樣品吸濕性和揮發(fā)性的影響，可使用細(xì)頸容器，給容器加蓋或上塞，還應(yīng)當(dāng)盡量減少稱量的時(shí)間。

2.靜電的影響

靜電對(duì)微量、半微量和分析天平有較明顯的影響，稱量容器和樣品一旦有了靜電，會(huì)導(dǎo)致天平顯示值長時(shí)間不穩(wěn)定，無法穩(wěn)定顯示準(zhǔn)確的稱量結(jié)果。同一個(gè)容器或樣品，每次稱量時(shí)都顯示不同的稱量結(jié)果，也就是重復(fù)性很差。

為了消除容器的靜電，簡(jiǎn)單的辦法就是采用一根專門的接地線，埋入大地，然后將接地線引入電源插座的接地端。使用加濕器增加空氣濕度，理想的相對(duì)空氣濕度為45%～60%。在溫暖干燥的冬季，可在天平稱量室內(nèi)放置一杯水，增加稱量室內(nèi)的空氣濕度；注意選擇不同材料的稱量容器，盡量避免用塑料容器，它極易產(chǎn)生靜電。玻璃容器這方面的性能優(yōu)于塑料容器，金屬容器更好；并使用專門的消除靜電裝置。

3.溫度的影響

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室經(jīng)常會(huì)稱量錐形瓶，記錄稱量結(jié)果，當(dāng)我們用手握住錐形瓶約1分鐘后再次進(jìn)行稱量，發(fā)現(xiàn)錐形瓶變輕了，這是為什么呢？這是由于樣品和稱量環(huán)境存在溫度差異，導(dǎo)致稱量值單方向頻繁變化，進(jìn)而使稱量容器周圍存在氣流。

為了解決樣品和容器的溫度影響，在稱量時(shí)，要保持樣品同稱量室具有相同的溫度后再進(jìn)行稱量，不要用直接從干燥器或冰箱里取出的樣品稱量。為了避免手溫對(duì)容器的影響，要使用鑷子夾取容器，尤其要注意盡可能避免手進(jìn)入天平稱量室，引起稱量室溫度升高，為此可使用長柄鑷子夾取容器，或者使用長柄樣品勺添加樣品。

4.空氣浮力

當(dāng)我們把同一樣品在空氣中和真空中進(jìn)行稱量時(shí)，獲得的稱量值是不一致的，原因是阿基米德定律告訴我們，浸在液體里的物體受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被該物體排開的液體的重力。氣球能升起來，是受大氣壓力的影響。同樣稱量樣品時(shí)周圍的媒質(zhì)就是空氣，樣品會(huì)受到空氣浮力的影響。

5.重力加速度

天平稱量的是物體的質(zhì)量，而不是重量。也就是說，使用任何一臺(tái)天平，不管這臺(tái)天平被放置在地球上的任何地方，也不管這臺(tái)天平被放置在什么高度，稱量同一物體，由于物體的質(zhì)量是不變的，因此稱量的結(jié)果應(yīng)該完全相同。然而地球存在地心引力，任何一個(gè)有質(zhì)量的物體其重量都會(huì)受到重力加速度的影響。例如一個(gè)物體在一樓時(shí)，稱得的質(zhì)量正好是200.0000g，而在四樓（10m高度）時(shí)就變成了199.9993g。顯然，用電子天平稱量時(shí)就無法得到相同的稱量結(jié)果。因此，當(dāng)天平搬到四樓后，要重新對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)，重新再稱量，結(jié)果又變成了200.0000g。這樣由于應(yīng)用了校準(zhǔn)技術(shù)，不管在一樓還是四樓，都得到了相同的稱量結(jié)果相同的質(zhì)量值。

綜上所述，用分析天平稱量樣品時(shí)，會(huì)由于天平環(huán)境的選擇、天平的正確操作、物理因素影響以及操作使用不規(guī)范等造成稱量結(jié)果的不準(zhǔn)確。要想得出準(zhǔn)確的稱量結(jié)果，就要使用經(jīng)過校準(zhǔn)的分析天平，排除環(huán)境和樣品的物理因素對(duì)天平稱量的干擾，嚴(yán)格按操作規(guī)程使用天平。

參考文獻(xiàn)

[1]魏鳳儒.提高電子天平稱量的準(zhǔn)確性[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2012（8）：57～59

[2]唐占全.電子天平如何稱量準(zhǔn)確[J].西藏科技，2010（7）：13～14

[3]劉雋、傅冰.影響電子天平準(zhǔn)確性的兩個(gè)因素[J].中國計(jì)量，2002（9）：43～44

〔責(zé)任編輯：林勁〕