如何正確使用天平

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1、影響電子天平準(zhǔn)確性的兩個(gè)因素——兼論如何正確使用電子天平陜西省計(jì)量測(cè)試研究所劉雋梅特勒－托利多儀器（上海）有限公司　　傅冰隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子天平已廣泛用于科學(xué)技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生、計(jì)量等領(lǐng)域，本文想討論影響稱量結(jié)果準(zhǔn)確性兩個(gè)因素：電子天平的正確操作，以及樣品本身的自然物理變化影響。如何正確使用電子天平：首先，電子天平在稱量前要充分預(yù)熱。電子天平的基本工作原理是平衡，一旦失衡，利用電磁力將天平重新拉回平衡。這個(gè)電磁力，是由流經(jīng)線圈中與物體質(zhì)量成正比的電流在永久磁鋼中產(chǎn)生。顯然，電磁力的大小與磁鋼的磁通量φ、流經(jīng)線圈中的電流I及線圈長(zhǎng)度L成正比，即F＝φIL。顯而易見

2、，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φ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，天平才真正達(dá)到平衡。再利用天平的回零/去皮功能，使天平顯示回零，此時(shí)天平才處于真正可使用狀態(tài)。為了減少電子器件，例如變壓器、橋式整流器、三端直流穩(wěn)壓集成電路……等發(fā)熱器件的發(fā)熱影響，新生代的電子天平都將主要發(fā)熱器件變壓器移至到天平的外部，成為一個(gè)獨(dú)立部分。對(duì)于實(shí)際分度值為1μg，0.1μg的微量，超微量天平如梅特勒－托利多公司的MT，UMT；XM

3、，UMX天平，都是將稱量室與電子部分分開成兩個(gè)獨(dú)立的部分。其目的都是為了減小電子部分發(fā)熱器件的熱噪聲對(duì)天平傳感器的熱影響，有利于電子天平能更穩(wěn)定，準(zhǔn)確地稱量。另外，電子天平通常都沒有類似家用電器的電源開關(guān)，只要給天平通電，即使天平顯示器上無(wú)顯示，天平也已處于預(yù)熱狀態(tài)。天平上的“ON/OFF”8鍵只是開關(guān)顯示器而已。因此經(jīng)常稱量的天平不必?fù)艿綦娫?，讓其始終保持通電預(yù)熱狀態(tài)，這樣可省去預(yù)熱時(shí)間。梅特勒－托利多公司建議用戶：使用電子天平，尤其是高精度天平，在條件許可的情況下，長(zhǎng)期不斷電，保持天平始終處于預(yù)熱狀態(tài)。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于進(jìn)行計(jì)量檢定的電子天平，實(shí)際分度值d≥0.01m

4、g的電子天平，預(yù)熱時(shí)間至少為5小時(shí)，當(dāng)然，低精度的電子天平可以適當(dāng)減少預(yù)熱時(shí)間。實(shí)際分度值d≤0.001mg的微量和超微量電子天平，預(yù)熱時(shí)間則需24小時(shí)以上。使用中的天平，預(yù)熱時(shí)間可適當(dāng)減少，當(dāng)天平顯示器上的示值不再呈現(xiàn)單方向漂移時(shí)，回零/去皮后，即可稱量。第二，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，要進(jìn)行短暫地加載、缷載運(yùn)動(dòng)天平。這一點(diǎn)往往是眾多用戶所不知或忽視的一步。其實(shí)，運(yùn)動(dòng)天平的目的很簡(jiǎn)單，電子天平的傳感器通常是由9片或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，在天平處于長(zhǎng)期通

5、電預(yù)熱階段或較長(zhǎng)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，這么多的簧片也是處于休眠狀態(tài)，正由于上述原因，此時(shí)簧片的恢復(fù)性能不好，若這時(shí)進(jìn)行稱量，勢(shì)必會(huì)引起天平加載后回零不好，示值穩(wěn)定性不好，重復(fù)性差，天平無(wú)法穩(wěn)定地稱量。這就好比一個(gè)人經(jīng)過了一個(gè)晚上的睡眠，筋骨完全處于放松休息狀態(tài)，若一早起來，就讓他進(jìn)行大運(yùn)動(dòng)量工作或運(yùn)動(dòng)，這個(gè)人肯定吃不消，也出不了好成績(jī)，為此在工作或運(yùn)動(dòng)前先必須進(jìn)行熱身運(yùn)動(dòng)，做做早操，活動(dòng)筋骨，然后再投入工作或運(yùn)動(dòng)，他才能取得好的工作效率和成績(jī)。運(yùn)動(dòng)天平的方法是用相當(dāng)天平最大稱量的砝碼或物體加載到稱盤上，然后再缷載，注意，在運(yùn)動(dòng)天平時(shí)并不在

6、乎它的加載示值和是否回零，這樣反復(fù)10次或10次以上，讓天平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。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于進(jìn)行計(jì)量檢定天平，這是必不可少的一步，決不是可有可無(wú)，而是必須進(jìn)行的，否則得不到好的計(jì)量結(jié)果。這已為大量事實(shí)所證明。使用中的天平，實(shí)際分度值d≥0.1mg的天平，可以不作或減少加載和缷載次數(shù)。然后回零/去皮后，進(jìn)行稱量。實(shí)際分度值d≤0.01mg8的半微量、微量和超微量天平，運(yùn)動(dòng)天平是必須進(jìn)行的，否則得不到穩(wěn)定的稱量結(jié)果，而且，當(dāng)這類天平較長(zhǎng)時(shí)間（＞30分鐘）停止稱量，在重新開始稱量前也都需要再進(jìn)行一次短暫的加載和缷載運(yùn)動(dòng)天平。第三，校

7、準(zhǔn)天平。這是正確使用電子天平必不可少的重要一步，任何電子天平不進(jìn)行校準(zhǔn)，它都是不準(zhǔn)的，換句話說，就是得不到準(zhǔn)確的稱量結(jié)果。許多用戶都以為校準(zhǔn)天平是計(jì)量部門的事，一旦他們將天平校準(zhǔn)，天平就準(zhǔn)確了，以后使用就不必再校準(zhǔn)了，其實(shí)這種想法是非常錯(cuò)誤的。計(jì)量部門對(duì)天平進(jìn)行的只是計(jì)量性能檢定，它主要包括對(duì)天平的偏載誤差（即四角誤差），各個(gè)載荷點(diǎn)的準(zhǔn)確性及重復(fù)性檢定。當(dāng)然，他們?cè)谧饔?jì)量檢定前也必須校準(zhǔn)天平，否則同樣得不到正確的計(jì)量檢定數(shù)據(jù)。用戶在使用電子天平時(shí)，除了前面提到的兩個(gè)步驟外，還必須校準(zhǔn)天平，而且在每次使用前，都必須校