電子天平計(jì)量性能檢定的分析

韓冬 姜抒辰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新型電子天平計(jì)量工具開始出現(xiàn)在市場(chǎng)中，并逐漸取代了機(jī)械天平。電子天平在使用時(shí)可以使計(jì)量結(jié)果更加準(zhǔn)確和穩(wěn)定，在檢測(cè)結(jié)果方面效果也很好。但隨著人們對(duì)它的廣泛使用，電子天平也漸漸開始出現(xiàn)各種偏差，影響了人們的使用。文章結(jié)合電子天平的工作原理，對(duì)電子天平中出現(xiàn)的各種誤差展開分析，并提出有效的解決措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：電子天平；計(jì)量性能檢測(cè)；分析

電子天平作為使用最廣泛的現(xiàn)代計(jì)量器具，它的計(jì)量性能會(huì)隨著長(zhǎng)時(shí)間的使用慢慢下降，并跟原設(shè)計(jì)指標(biāo)出現(xiàn)較大的偏差，但是國(guó)家檢定規(guī)程對(duì)其相關(guān)的描述來(lái)說(shuō)比較籠統(tǒng)，可操作性也比較差，使得從事電子天平計(jì)量檢定的工作人員不能清晰透徹的理解這些相關(guān)規(guī)程。所以，有必要分析探討電子天平的質(zhì)量鑒定內(nèi)容以及檢測(cè)結(jié)果，并以此來(lái)制定檢測(cè)電子天平性能的最佳方法，使之更符合使用要求。

1 電子天平的分級(jí)以及各項(xiàng)允差問(wèn)題

隨著電子天平在人們?nèi)粘Ｉ钪械膹V泛使用，越來(lái)越多的廠家開始生產(chǎn)制造電子天平，當(dāng)前有很多生產(chǎn)電子天平的廠家在生產(chǎn)電子天平的過(guò)程中標(biāo)注了實(shí)際標(biāo)尺的分度值d，但是對(duì)于檢定分度值e卻沒有精確、詳細(xì)的標(biāo)注出來(lái)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是很多廠家沒有正確區(qū)分d和e之間的關(guān)系，甚至錯(cuò)誤的以為二者是一樣的含義，認(rèn)為電子天平的測(cè)量精確值就是電子天平所能測(cè)量的最小值。在檢定電子天平時(shí)，標(biāo)尺分度值e是檢定的關(guān)鍵，因?yàn)閑在確定天平最大允許誤差和準(zhǔn)確度級(jí)別時(shí)發(fā)揮的作用最大。檢定工作中有以下幾種確定e值的情況：

（1）如果在檢定過(guò)程中e=d，檢定的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的最大誤差值都小于等于d，那么就可以認(rèn)定為e=d。

（2）如果檢定的最大示值誤差均小于10d，那么就可以認(rèn)定為e=10d。

（3）還可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，比如d=0.2mg時(shí)，e=5d，當(dāng)d=0.5mg時(shí)，e=2d。除了e=d這種情況，其它的都可以歸結(jié)為e=10d。

2 檢定中最重要的幾項(xiàng)內(nèi)容

2.1 檢定過(guò)程中的最大允許誤差

首先要進(jìn)行開機(jī)預(yù)熱，按照操作說(shuō)明書對(duì)電子天平進(jìn)行校對(duì)，使天平指針指向0位，讓天平的載荷量從0開始向上加重，直到重量達(dá)到天平的最大承受量，再慢慢的減少載荷量，直到為0。其中載荷點(diǎn)在具體的電子天平檢定過(guò)程中沒有明確的規(guī)定，檢定人員需要按照電子天平的實(shí)際情況來(lái)確定。過(guò)程中不能忽視的幾個(gè)重點(diǎn)有：（1）全載狀態(tài)。（2）空載狀態(tài)。（3）電子天平的最小稱量值（一級(jí)天平是固定值100e；二級(jí)天平，e的范圍為1mg～50mg時(shí)為20e；當(dāng)e≥0.1g時(shí)，為50e；三級(jí)天平是20e；四級(jí)天平是10e）。（4）分析拐點(diǎn)載荷的影響。一級(jí)天平的數(shù)值是50000e和200000e；二級(jí)天平的數(shù)值是5000e和20000e；三級(jí)天平的數(shù)值是500e和2000e等。

兩種誤差的計(jì)算分析：（1）當(dāng)e≠d時(shí)，根據(jù)公式E=I-L來(lái)計(jì)算示值誤差，I是天平指針指示的數(shù)值，L是天平稱盤上實(shí)際的載荷量，E為天平示值誤差。（2）當(dāng)E=d時(shí)，根據(jù)公式E=I-L+0.5d-ad來(lái)計(jì)算示值誤差。ad是天平上的載荷，主要是用來(lái)給天平湊整盤，d是電子天平的實(shí)際標(biāo)尺。上述兩種情況中計(jì)算出來(lái)的載荷點(diǎn)誤差都不能大于規(guī)定的允許誤差。

2.2 檢定電子天平的鑒別力和靈敏度

如果將要檢測(cè)的天平是半自動(dòng)或者自動(dòng)的，則可以不用檢測(cè)天平的靈敏度這一項(xiàng)。電子天平的靈敏度也就是分度靈敏度，它和天平的相應(yīng)載荷檢定分度值是相等的。在e≥1mg時(shí)，我們可以利用有負(fù)載的或者空載的處于平衡狀態(tài)的電子天平，加上去或者拿下來(lái)數(shù)字標(biāo)尺1.4倍的外加載荷，整個(gè)過(guò)程中動(dòng)作必須要輕拿輕放，做完后，電子天平的數(shù)值就會(huì)發(fā)生變化。

2.3 電子天平重復(fù)性的檢定方法

檢定電子天平的重復(fù)性時(shí)需要使天平保持加載或者空載的狀態(tài)。加載主要有半載和全載這兩種。檢定中要認(rèn)真讀取和記錄平衡位置的數(shù)據(jù)，每一次加載完之后都要進(jìn)行清零。測(cè)量重復(fù)性要求在加載同樣的載荷時(shí)，每次測(cè)量結(jié)果的差值不能大于最大的允許誤差。

2.4 檢定四角誤差

四角誤差就是標(biāo)準(zhǔn)天平在最大載荷狀態(tài)下用最大示值減最小示值所得。

2.5 檢定配衡

檢定配衡誤差時(shí)要選擇兩個(gè)固定的載荷點(diǎn)，分別是13max和23max。在加載同樣的載荷時(shí)，每次測(cè)量結(jié)果的誤差都不能大于最大的允許誤差。

3 分析電子天平檢定結(jié)果出現(xiàn)誤差的原因和具體的解決方法

3.1 天平校準(zhǔn)中出現(xiàn)的問(wèn)題

校準(zhǔn)問(wèn)題主要包括內(nèi)容校準(zhǔn)和外部校準(zhǔn)。在電子天平剛剛選購(gòu)進(jìn)來(lái)的時(shí)候，開機(jī)后顯示為0，不能就證明天平在稱量物體的時(shí)測(cè)量的數(shù)值十分精確，只能說(shuō)明天平達(dá)到了合格線而已。在真正使用前，必須要認(rèn)真閱讀說(shuō)明書，嚴(yán)格按照要求仔細(xì)操作，正確校對(duì)電子天平。

3.2 電子天平的最佳存放時(shí)間以及水平調(diào)整的問(wèn)題

電子天平主要存放在檢定室內(nèi)，在送檢之前，需要將其開箱存放在實(shí)驗(yàn)室中24h以上，使其內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)達(dá)到平衡狀態(tài)，天平的溫度要和周圍環(huán)境溫度達(dá)到一致，并將天平的水準(zhǔn)器調(diào)節(jié)到平衡狀態(tài)下，做好上述一系列的工作，才會(huì)確保天平的鑒定結(jié)果不受影響。

3.3 天平預(yù)熱問(wèn)題的處理

電子天平的預(yù)熱非常關(guān)鍵，其中預(yù)熱的時(shí)間直接影響到天平是示值的穩(wěn)定。只有做好天平的預(yù)熱工作，使天平內(nèi)部的磁鋼構(gòu)造達(dá)到熱平衡狀態(tài)，才能實(shí)現(xiàn)天平的真正平衡。另外，天平預(yù)熱時(shí)間不僅和天平的檢定分度值有關(guān)，還要考慮到各生產(chǎn)廠家的天平性能問(wèn)題。工作人員要嚴(yán)格按照天平使用說(shuō)明書以及過(guò)去的檢定經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)天平進(jìn)行預(yù)熱。預(yù)熱工作做完后，接下來(lái)就要做去皮和回零工作，讓天平的顯示值顯示為0，之后天平才能正式使用。當(dāng)前許多電子天平都把變壓器移到了天平的外面，就是為了減少發(fā)熱零件由于發(fā)熱給天平測(cè)量帶來(lái)的影響，變壓器獨(dú)立之后，對(duì)傳感器的影響就大大的降低了，從而提高了天平測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3.4 天平預(yù)壓?jiǎn)栴}的處理

如果電子天平工作完后靜止了一段時(shí)間，一般情況下電子天平會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)再次工作時(shí)，就難免會(huì)出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)確的情況，因此需要我們對(duì)休眠之后的電子天平進(jìn)行預(yù)壓工作（加載時(shí)不必在意稱量結(jié)果和回零情況），這樣可以明顯減小天平進(jìn)程示值和回程示值之間的差距。做好天平的預(yù)熱工作后，給天平施加最大承重量的砝碼或物體，一會(huì)兒再將其卸載下來(lái)，之后再放上去、再卸下來(lái)，這樣循環(huán)10次，就可以使傳感器的彈簧片恢復(fù)到工作狀態(tài)，從而確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。

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