電子天平計(jì)量檢定方法及其應(yīng)用研究

高菊霞

（阿克塞縣市場監(jiān)管檢驗(yàn)檢測中心，甘肅 酒泉 736400）

當(dāng)前電子天平被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)等環(huán)節(jié)中，是必不可少的計(jì)量工具，可有效提升研究及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。但是在長期的使用中，受到各種因素的影響將使得電子天平最終的設(shè)備檢定結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，無法充分體現(xiàn)電子天平的應(yīng)用價(jià)值，由此就需要相關(guān)人員時(shí)刻注意按照規(guī)范使用電子天平，并通過一系列的保護(hù)措施提升電子天平的檢定結(jié)果的精確性。

1 電子天平結(jié)構(gòu)及使用要點(diǎn)

電子天平是現(xiàn)階段較為常見的計(jì)量儀器之一，主要由天平門、稱量臺(tái)、顯示屏、水平儀、水平調(diào)節(jié)螺絲等器件組成，通過電磁力對(duì)物體的重量進(jìn)行精準(zhǔn)測量。當(dāng)待測物放置在稱量臺(tái)上時(shí)會(huì)發(fā)生電壓變化，進(jìn)而通過顯示屏將待測物的具體重量顯示出來。

科技水平的提升，使得電子天平的應(yīng)用范圍及性能得到了提升，在具體使用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)。一是電子天平具有自動(dòng)調(diào)零功能，對(duì)比傳統(tǒng)的機(jī)械天平，省略了校準(zhǔn)環(huán)節(jié)，簡化了使用流程。二是在使用時(shí)應(yīng)注意輕拿輕放，避免用力過度破壞天平內(nèi)部構(gòu)造，導(dǎo)致檢定結(jié)果誤差偏大。三是被測物本身溫度不能過高或過低，應(yīng)盡量保證與室溫一致。四是不能直接用手拿取被測物，避免人為因素對(duì)檢定結(jié)果造成影響。

2 電子天平計(jì)量檢定內(nèi)容

2.1 誤差檢定

精準(zhǔn)計(jì)量是電子天平最為突出的使用特點(diǎn)，由此在檢定電子天平期間，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注誤差檢定對(duì)電子天平計(jì)量數(shù)據(jù)的影響，提前確定設(shè)備允許的最大誤差值與荷載量，判斷其受力點(diǎn)的誤差范圍及重復(fù)誤差情況。

2.2 配衡檢定

配衡檢測的精確性與計(jì)量結(jié)果的可靠性息息相關(guān)，因此配衡檢定是電子天平檢定工作應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)。一般來說，配衡需要確定兩個(gè)載荷點(diǎn)，在荷載相同的情況下，兩個(gè)載荷點(diǎn)的誤差值應(yīng)當(dāng)始終處于標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)。在啟用全新的電子天平時(shí)，相關(guān)檢定人員應(yīng)提前做好配衡檢定工作，避免對(duì)電子天平計(jì)量結(jié)果的精準(zhǔn)性造成影響。

2.3 偏載檢定

不同使用狀態(tài)下，電子天平的荷載試驗(yàn)存在不同的誤差。當(dāng)電子天平處于標(biāo)準(zhǔn)條件下，其誤差值應(yīng)為最大及最小示值差，試驗(yàn)結(jié)果則應(yīng)當(dāng)顯示電子天平的最大承載能力。當(dāng)電子天平處于正常使用條件下，其誤差值應(yīng)為中心及各點(diǎn)示值差。由此，相關(guān)人員可利用偏載檢定的方式測定電子天平的狀態(tài)。

2.4 靈敏度及鑒別力檢定

靈敏度主要是指電子天平在計(jì)量重量變化的條件下對(duì)信號(hào)的反應(yīng)能力，鑒別力則主要是指當(dāng)受力較小時(shí)電子天平的反應(yīng)能力。在電子天平正式使用前，需要首先進(jìn)行靈敏度及鑒別力的檢定測試，判斷電子天平的精確性，使得天平的檢定值與實(shí)際值相同。

3 影響電子天平計(jì)量檢定的因素

3.1 環(huán)境因素

在利用電子天平處理數(shù)據(jù)時(shí)，相關(guān)人員需要充分考慮到環(huán)境因素對(duì)計(jì)量精準(zhǔn)性的影響。從當(dāng)前的使用標(biāo)準(zhǔn)來看，在進(jìn)行計(jì)量作業(yè)時(shí)需要盡量保證電子天平處于溫度較為適宜、干燥、穩(wěn)定的環(huán)境中，同時(shí)室內(nèi)外空氣濕度較為穩(wěn)定，可極大保證計(jì)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。若環(huán)境濕度變化較為明顯，數(shù)據(jù)超過80%RH，則此時(shí)再進(jìn)行測量將導(dǎo)致計(jì)量誤差較大，不具備使用的價(jià)值。由此在進(jìn)行電子天平的計(jì)量檢定時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮到環(huán)境因素的影響。

3.2 操作因素

在實(shí)際的電子天平計(jì)量檢定過程中，相關(guān)人員需要注意以下幾點(diǎn)。一是注意做好保護(hù)措施，保證電子天平表面的清潔，避免污漬、灰塵等對(duì)計(jì)量結(jié)果造成影響。二是保證天平存儲(chǔ)空間的干燥性，避免設(shè)備長期處于潮濕的環(huán)境中腐蝕天平配件，導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果失真。三是應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)操作規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，熟練掌握各類計(jì)量流程，了解不同天平的最大承載量，避免出現(xiàn)過載情況導(dǎo)致物品傾斜，對(duì)測量結(jié)果精確性造成影響，甚至直接毀壞電子天平。四是電子天平大多具有自動(dòng)校準(zhǔn)的功能，因此在開機(jī)時(shí)相關(guān)人員不能僅憑借數(shù)值判斷天平的校準(zhǔn)情況，在檢定前需要依據(jù)相關(guān)的使用規(guī)范做好歸零操作。

3.3 人為因素

在利用電子天平測定物體質(zhì)量時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)排除人為因素對(duì)計(jì)量結(jié)果精準(zhǔn)性的影響，為盡量突出測定數(shù)據(jù)的客觀性及可靠性，相關(guān)人員在使用電子天平時(shí)，應(yīng)保證電子天平自動(dòng)歸零，同時(shí)為保證測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，需要利用好去皮功能，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格依據(jù)預(yù)定的操作規(guī)范進(jìn)行作業(yè)。

3.4 預(yù)熱預(yù)壓

預(yù)熱工作主要是指在正式開始測量工作前，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)電子天平通電預(yù)熱，以確保測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。當(dāng)前常見的電子天平大多將發(fā)熱模塊安裝在外部殼體上，無法對(duì)天平內(nèi)部的零部件進(jìn)行預(yù)熱，因此就無法排除環(huán)境因素對(duì)電子天平計(jì)量精準(zhǔn)性的干擾，極易導(dǎo)致測量數(shù)值出現(xiàn)誤差。

在預(yù)熱操作結(jié)束后，就需要馬上進(jìn)行預(yù)壓工作，預(yù)熱結(jié)束后，不能直接使用電子天平進(jìn)行測量，而是應(yīng)當(dāng)依據(jù)實(shí)際的條件進(jìn)行預(yù)壓作業(yè)，保證完全依據(jù)規(guī)定的調(diào)零方式進(jìn)行減測計(jì)量、預(yù)加載、程序調(diào)試等工作，待到天平誤差數(shù)值處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時(shí)，方可進(jìn)行后續(xù)的計(jì)量檢定作業(yè)。

4 電子天平的正確使用方法

4.1 放置

應(yīng)當(dāng)將電子天平放置在較為平整的臺(tái)面上，并將其調(diào)節(jié)至水平平衡的狀態(tài)。若是設(shè)備本身自帶水平儀，則需要保證水平儀中的氣泡始終處于中間位置，若出現(xiàn)氣泡偏移的情況則需要依據(jù)氣泡的位置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，保證電子天平始終滿足水平放置條件。

4.2 預(yù)熱

在正式進(jìn)行計(jì)量操作時(shí)，應(yīng)做好預(yù)熱工作。通常情況下，電子天平的預(yù)熱時(shí)間與其精確度呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。如，分度值為0.001 mg的微量電子天平，其預(yù)熱時(shí)間應(yīng)持續(xù)在一天以上，而分度值在0.01 mg的電子天平，其預(yù)熱時(shí)間約為6 h左右。電子天平僅有在通過預(yù)熱環(huán)節(jié)后，方可保證磁鋼及磁通量之間的相對(duì)平衡，保證電子天平的計(jì)量數(shù)據(jù)精確性。

4.3 校準(zhǔn)

電子天平主要可分為外部及內(nèi)部兩種校準(zhǔn)方式。在設(shè)備開機(jī)后，顯示屏顯示的歸零僅能保證電子天平在零點(diǎn)狀態(tài)下的穩(wěn)定性，并不能表明設(shè)備測量及稱量標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)性。由此在天平正式使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)提前依據(jù)使用規(guī)范進(jìn)行校準(zhǔn)，嚴(yán)禁在顯示屏數(shù)值為零時(shí)就直接投入使用。

4.4 預(yù)壓

電子天平預(yù)熱后應(yīng)進(jìn)行短暫的加載及卸載工作。電子天平預(yù)熱期間，其內(nèi)部的傳感器始終處于休眠狀態(tài)，恢復(fù)性較差，若是直接進(jìn)行計(jì)量作業(yè)，將影響電子天平的后續(xù)歸零效果，出現(xiàn)數(shù)值重復(fù)、不穩(wěn)定等情況。正確的方式應(yīng)當(dāng)是將重量最大的砝碼放置在稱量臺(tái)上，再進(jìn)行卸載，重復(fù)以上動(dòng)作，使得傳感器逐漸進(jìn)入工作狀態(tài)，保證電子天平的穩(wěn)定性。

5 提升電子天平檢定準(zhǔn)確性的方式

5.1 環(huán)境管理

在利用電子天平進(jìn)行測量時(shí)，為盡量減少環(huán)境因素對(duì)計(jì)量結(jié)果造成影響，計(jì)量人員可進(jìn)行以下幾點(diǎn)操作。首先，在房間內(nèi)加裝遮陽窗簾，防止長時(shí)間陽光直射對(duì)電子天平計(jì)量質(zhì)量的影響。計(jì)量場所應(yīng)盡量選擇遠(yuǎn)離鐵路、公路等振動(dòng)頻率較高的區(qū)域，若有必要?jiǎng)t需要加裝相應(yīng)的防震減災(zāi)方式。同時(shí)也需要盡量保證計(jì)量場所遠(yuǎn)離過熱、高溫、高磁、高輻射等區(qū)域，保證電子天平計(jì)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。其次，盡量保證測量場所具有穩(wěn)定的工作溫度，使其維持在20 ℃左右，同時(shí)濕度應(yīng)保證40%之間，計(jì)量人員可靈活增減室內(nèi)的干燥劑放置量。最后，工作室內(nèi)應(yīng)盡量保證整潔無垢，若出現(xiàn)浮塵，則工作人員應(yīng)及時(shí)利用刷子、濕布進(jìn)行清理，保證計(jì)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。在實(shí)際工作中需保證工作室內(nèi)不存在流動(dòng)氣流或腐蝕氣流，同時(shí)操作臺(tái)應(yīng)當(dāng)保證水平且牢固，防止對(duì)計(jì)量結(jié)果造成干擾。

5.2 器具管理

計(jì)量人員應(yīng)當(dāng)定期對(duì)電子天平進(jìn)行維修、養(yǎng)護(hù)，避免出現(xiàn)儀器損壞等問題。通過正確的保養(yǎng)方法，可有效延長設(shè)備本身的使用時(shí)限，保證電子天平計(jì)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。第一，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)設(shè)備振動(dòng)的情況，在利用防爆電子天平進(jìn)行計(jì)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格依據(jù)防爆標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)，時(shí)刻注意防爆風(fēng)險(xiǎn)。第二，在實(shí)際測量中，一般需要盡量保證測量環(huán)境的空氣干燥性，但是在使用防爆電子天平時(shí)，則應(yīng)在炎熱、黑暗、潮濕的環(huán)境下使用，減少測量現(xiàn)場的人員數(shù)量。第三，電子天平的工作區(qū)域中不應(yīng)出現(xiàn)腐蝕性或隨意穿透金屬的物質(zhì)，避免出現(xiàn)化學(xué)腐蝕問題，對(duì)電子天平的外殼表面造成破壞并損毀設(shè)備內(nèi)部器件。第四，盡量避免陽光直射對(duì)電子天平的影響，在實(shí)際操作時(shí)，計(jì)量人員應(yīng)盡量保證電子天平不直接暴露在強(qiáng)光的條件下。電子天平對(duì)于外部環(huán)境較為敏感，若是受到陽光直射導(dǎo)致其溫敏性超過可承受范圍，將直接導(dǎo)致設(shè)備故障。同時(shí)在打雷的天氣下盡量不要使用電子天平，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)首先關(guān)閉開關(guān)再徹底切斷電源，避免出現(xiàn)雷擊情況。第五，需要注意靜電對(duì)電子天平的影響。在電子天平需要臨時(shí)檢修、排障時(shí)，技術(shù)人員需要使用注意靜電對(duì)電子天平的干擾。技術(shù)人員在拆卸PCB板時(shí)，需要抓牢頂角及底腳，嚴(yán)禁觸碰下方集成模塊的引腳部分。若電器中存在靜電，將直接擊穿印刷電路板的集成模塊，因此技術(shù)人員應(yīng)將拆卸下來的PCB板放入專門的絕緣袋中，嚴(yán)禁將PCB板直接放置在桌面上，避免出現(xiàn)大規(guī)模的設(shè)備損壞問題，同時(shí)在重新安裝PCB板時(shí)，也應(yīng)當(dāng)注意避免出現(xiàn)靜電問題。

5.3 人員培訓(xùn)

從實(shí)際的計(jì)量過程來看，工作人員自身的知識(shí)儲(chǔ)備、經(jīng)驗(yàn)積累、應(yīng)用水平將直接對(duì)電子天平計(jì)量結(jié)果的精確性造成影響。在實(shí)際利用電子天平進(jìn)行測量活動(dòng)時(shí)，相關(guān)人員需要提前掌握好各類不同的電子天平設(shè)備的具體操作流程、計(jì)量方法及設(shè)備參數(shù)，明確不同電子天平計(jì)量結(jié)果的分析方法。另外，計(jì)量人員需要對(duì)電子天平的使用環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)了解，以保證計(jì)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。相關(guān)單位及部門需要定期對(duì)全體操作人員的專業(yè)能力及職業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的教育、培訓(xùn)、管理，使其可以充分掌握各儀器的標(biāo)準(zhǔn)操作方式，認(rèn)識(shí)到規(guī)范作業(yè)的重要性，及時(shí)端正自己的工作態(tài)度，創(chuàng)新工作方法，使得員工以積極、熱情的態(tài)度投入到計(jì)量工作中，并開展實(shí)測工作，提前預(yù)測可能出現(xiàn)的各類問題，并提出相應(yīng)的解決方法，保證測量結(jié)果的可靠性。

5.4 準(zhǔn)確使用

一是做好電子天平的預(yù)加載作業(yè)，加載砝碼重量應(yīng)保證略小于電子天平可承受的最大負(fù)荷。如電子天平可稱得的最大質(zhì)量為450 g，則應(yīng)選擇重量在400 g的單個(gè)砝碼，做好檢定前的準(zhǔn)備工作?？刂坪秒娮犹炱降牧泓c(diǎn)追蹤裝置，一般來說，零點(diǎn)追蹤裝置在出廠時(shí)均處于打開狀態(tài)，若是不關(guān)閉此功能，則天平將進(jìn)入強(qiáng)制歸零狀態(tài)，則零點(diǎn)修正工作失去價(jià)值，由此就需要選擇零點(diǎn)附近的位置修正天平誤差。二是明確電子天平的最小稱量值及精確度，同時(shí)確定各負(fù)載點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍，掌握正確選擇標(biāo)準(zhǔn)砝碼的能力。三是檢定電子天平的偏載誤差，保證同一物體在不同位置測量出的數(shù)值應(yīng)始終處于該點(diǎn)的最大誤差范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)載荷應(yīng)選擇電子天平可承受最大重量砝碼的1/3左右，單個(gè)砝碼應(yīng)放置在稱量臺(tái)的中心區(qū)域，若是需要同時(shí)使用多個(gè)砝碼，則需要將其平均分布在測量臺(tái)上。四是在進(jìn)行重復(fù)負(fù)載實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選擇電子天平可承受最大重量砝碼的80%～100%范圍內(nèi)，且保證其為單個(gè)砝碼，實(shí)驗(yàn)次數(shù)應(yīng)大于5次，且每次測量結(jié)束后需要及時(shí)完成歸零操作。五是在進(jìn)行示值誤差測量時(shí)，應(yīng)從零開始逐漸疊加砝碼，直至加載至電子天平的最大極限值，再依次逐漸卸載至零載荷。在正式檢定前，需要保證天平始終處于歸零狀態(tài)，在檢定過程中則保證稱量臺(tái)不能空置，示值結(jié)果不能顯示零位，避免出現(xiàn)強(qiáng)制歸零情況造成測量誤差。

6 結(jié)論

綜上，電子天平的計(jì)量檢定結(jié)果受到多方面原因的共同影響，由此相關(guān)檢定人員需要做好環(huán)境及器具的管理工作，提升自身的職業(yè)能力素養(yǎng)，嚴(yán)格依據(jù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，同時(shí)做好日常維護(hù)作業(yè)，通過多種方式盡量保證電子天平的高精確度，定期做好檢修工作，一方面保證電子天平始終處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，提升檢定結(jié)果的精確性，另一方面也有效延長了電子天平的使用壽命，使其充分發(fā)揮應(yīng)有的使用優(yōu)勢。