天平檢定、校準(zhǔn)存在的計(jì)量問題與解決方式探索

黃可+何風(fēng)潔+梁飛躍+莫洪波

摘 要：針對(duì)天平校準(zhǔn)存在的計(jì)量問題進(jìn)行了分析，并分別就架盤扭力天平和電子天平校準(zhǔn)工作中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了探討。同時(shí)，闡述了電子天平計(jì)量性能上的相關(guān)要求，其內(nèi)容主要有標(biāo)準(zhǔn)器的選擇、根據(jù)天平自身的特性確定級(jí)別。結(jié)合這些內(nèi)容，總結(jié)并闡述了天平的檢定與校準(zhǔn)，主要包括外觀檢查、偏載誤差、天平的校準(zhǔn)工作等。通過對(duì)這些內(nèi)容的分析，希望能為天平校準(zhǔn)工作提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：天平校準(zhǔn)；計(jì)量問題；指示值誤差；外觀檢查

中圖分類號(hào)：TH715.1+16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.091

文章編號(hào)：2095-6835（2016）20-0091-01

天平是對(duì)物體質(zhì)量進(jìn)行測量的計(jì)量器具，天平質(zhì)量的好壞直接影響其測量精準(zhǔn)度和可靠性。伴隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子天平得到了廣泛應(yīng)用。這種天平在使用時(shí)操作簡單，準(zhǔn)確度較高。但因?yàn)槭懿煌蛩氐挠绊?，一些電子天平在使用過程中存在較大誤差，因此，對(duì)天平校準(zhǔn)工作進(jìn)行分析和研究具有深遠(yuǎn)意義。

1 架盤扭力天平刻度盤指示值誤差

在架盤扭力天平當(dāng)中，扭力盤簧屬于一種金屬彈性元件。這種元件是測力裝置中的一種配件，其所采用的材料在性能、結(jié)構(gòu)和形狀上均具有特定的要求。尤其是扭力盤，其理想形狀應(yīng)該是阿基米德線，如果扭力盤簧受到力的作用產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生的扭力大小和產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)的角度之間存在著一定的聯(lián)系。這樣，就能為刻度盤示值的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性提供保障。在對(duì)其進(jìn)行生產(chǎn)制造和使用的過程中，如果扭力盤的形狀和相關(guān)要求不相適應(yīng)，或者出現(xiàn)固定件松動(dòng)情況，和其他部件之間存在碰卡等現(xiàn)象，均會(huì)導(dǎo)致扭力盤簧圓弧段產(chǎn)生不均勻形變，同時(shí)各個(gè)圈間隔差異和平卷面之間出現(xiàn)錯(cuò)位不平，最終導(dǎo)致刻度盤顯示的值出現(xiàn)誤差，或者出現(xiàn)比較大的滯后誤差現(xiàn)象。

在使用過程中，相關(guān)人員要進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。如果在正行程時(shí)測量，刻度盤指示所產(chǎn)生的誤差為-0.02 g，但是在正行程后測試，并且進(jìn)行回程測試，這時(shí)刻度盤指示值的誤差為0.04 g。從上述實(shí)驗(yàn)可以得出，如果不規(guī)定刻度盤指示值的最大允許誤差，就難以對(duì)其誤差是否符合規(guī)定進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。此外，在使用過程中采用的檢測方式是否正確并與規(guī)范要求相適應(yīng)，對(duì)于誤差判定而言十分重要。

2 電子天平計(jì)量性能的要求

2.1 標(biāo)準(zhǔn)器的選擇

對(duì)于電子天平而言，對(duì)其進(jìn)行檢定，需要為其配備一組標(biāo)準(zhǔn)砝碼，其所具備的擴(kuò)展不確定度應(yīng)當(dāng)被控制在電子天平在這一荷載之下最大允許誤差絕對(duì)值的1/3；其使用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的磁性一定要符合相關(guān)要求，也就是砝碼的磁性化率要在0.001以下。

2.2 根據(jù)天平自身的特性確定級(jí)別

計(jì)量人員要本著精準(zhǔn)的原則，不得存在“千分之一、萬分之一”的心理，按照標(biāo)準(zhǔn)，將天平分為幾個(gè)等級(jí)。因?yàn)椴煌a(chǎn)廠家、不同天平品牌均會(huì)對(duì)出廠后的天平稱重?cái)?shù)量作出相應(yīng)的規(guī)定，這些規(guī)定也存在一定的差異。對(duì)此，在電子天平檢定過程中，應(yīng)當(dāng)將其生產(chǎn)廠家對(duì)天平的規(guī)定作為依據(jù)。例如，電子天平明確實(shí)際分度值是d，但是卻沒有標(biāo)明檢定分度值e.這就導(dǎo)致使用者以為d=e，并且認(rèn)為電子天平所分辨出來的最小值就是其本身所具備的稱重準(zhǔn)確數(shù)值。在這種情況下，如果電子天平生產(chǎn)廠家所提供的說明書中沒有規(guī)定e是多少，對(duì)e 進(jìn)行明確是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。因?yàn)檫@一數(shù)據(jù)是對(duì)最大誤差進(jìn)行評(píng)定的依據(jù)。在對(duì)天平進(jìn)行鑒定的過程中，如果最大示值所存在的誤差在1d以下，那么可以確定e=d；如果多項(xiàng)參數(shù)所指示的最大值誤差在11d以下，那么就可以確定e=10d.但在特殊情況下，則需要結(jié)合具體情況對(duì)其進(jìn)行明確。對(duì)于已經(jīng)使用多次的儀器而言，在對(duì)其使用的過程中，可能會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，并且產(chǎn)生的偏差還會(huì)隨著使用時(shí)間的增加而變得更加嚴(yán)重。因此，國際法制計(jì)量組織針對(duì)天平試用期限進(jìn)行了規(guī)定，并且對(duì)允許的最大誤差作出了相應(yīng)的規(guī)定。

3 天平的檢定與校準(zhǔn)

3.1 外觀檢查

天平屬于一種對(duì)物質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行測量的精密儀器。在檢測天平之前，相關(guān)人員可以對(duì)其外觀進(jìn)行目測，檢測的內(nèi)容有天平的銘牌及標(biāo)記，使用條件和使用地點(diǎn)等是否與相關(guān)規(guī)定相符。結(jié)合檢定規(guī)程，如果天平?jīng)]有將分度值e標(biāo)注，外觀鑒定的第一步就合格了。在天平使用過程中，要保障工作臺(tái)的穩(wěn)固和水平。工作臺(tái)在一定程度上具有防震功能。天平存放室環(huán)境也對(duì)其檢定結(jié)果有一定的影響，需要檢定的天平應(yīng)當(dāng)在指定的室內(nèi)存放24 h，并且保障這一存放環(huán)境的穩(wěn)定性，從而保障天平的機(jī)械結(jié)構(gòu)趨于平穩(wěn)。同時(shí)，保障天平檢定室的溫度和整機(jī)之間處于平衡狀態(tài)。這些條件均滿足之后，才能對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)和檢定。

3.2 偏載誤差

偏載誤差指的是在偏載和空載情況下，在每次增加載荷之前，均需要將天平反零，對(duì)同一載荷進(jìn)行多次衡量，并且對(duì)這些結(jié)果之間出現(xiàn)的差值進(jìn)行記錄，保障其不能超過允許誤差絕對(duì)值。每個(gè)載待點(diǎn)顯示值所產(chǎn)生的誤差不能超過天平再次載待時(shí)的最大允許誤差。只有滿足以上要求，天平才算合格。在不同位置進(jìn)行載荷，顯示的誤差必須滿足相應(yīng)載荷最大允許誤差的要求。對(duì)其進(jìn)行檢定時(shí)，需要分別將標(biāo)準(zhǔn)砝碼放在四角和中心線之間的一半位置，然后再將其放置在中間位置，進(jìn)行5次測量，最后根據(jù)記錄，得出結(jié)果偏載誤差。

3.3 天平的校準(zhǔn)工作

在開展天平校準(zhǔn)工作過程中，必須結(jié)合天平說明書上的指示進(jìn)行。如果是電子天平，就需要對(duì)其進(jìn)行開機(jī)預(yù)熱，然后再根據(jù)說明書進(jìn)行校準(zhǔn)工作。通常情況下，對(duì)一臺(tái)合格天平完成校準(zhǔn)工作之后，其所顯示的數(shù)值應(yīng)當(dāng)是0位。此外，在校準(zhǔn)過程中需要注意的是，不但要結(jié)合校準(zhǔn)規(guī)范，還要結(jié)合生產(chǎn)廠家提供的說明書，同時(shí)結(jié)合檢定規(guī)程對(duì)天平進(jìn)行天平校準(zhǔn)工作，保障客觀、準(zhǔn)確地進(jìn)行電子天平性能的綜合評(píng)價(jià)。

4 結(jié)束語

總之，天平校準(zhǔn)需要結(jié)合相關(guān)規(guī)范進(jìn)行。在對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)的過程中，如果測量的誤差過大，已經(jīng)超出了允許的范圍，就需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)矯正，從而保證測量物體質(zhì)量的準(zhǔn)確性。此外，還要保障測量的數(shù)值在天平系統(tǒng)中能夠順利傳遞。

參考文獻(xiàn)

[1]戰(zhàn)培國.AIAA風(fēng)洞天平校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)研究[J].航空科學(xué)技術(shù)，2012（03）：24-26.

[2]羅天保，王作全，沈景鵬，等.基于過程控制的風(fēng)洞天平校準(zhǔn)技術(shù)研究[J].中國測試，2012（04）：29-31.