淺談關(guān)于正確使用電子天平的三個步驟

摘要：本文討論影響電子天平稱量準(zhǔn)確度的三個步驟：（一）預(yù)熱天平；（二）運動天平；（三）校準(zhǔn)天平。

關(guān)鍵詞：電子天平

1 預(yù)熱天平

電子天平一般都能在-10℃~+40℃的溫度條件下正常工作（指定特殊的工作溫度除外）。

進(jìn)行稱量時，首先應(yīng)對電子天平進(jìn)行充分預(yù)熱。平衡屬電子天平的基本工作原理，若其失衡，應(yīng)利用電磁力矯正天平，使其回復(fù)平衡。此種電磁力經(jīng)流經(jīng)線圈中和物體質(zhì)量成正比的電流生成在永久磁鋼內(nèi)。流經(jīng)線圈中的電流I、線圈長度L及磁鋼的磁通量Φ均和電磁力F成正比，處在預(yù)熱環(huán)節(jié)的天平，磁鋼的磁通量Φ會隨其內(nèi)部的不斷升溫而降低，且流經(jīng)線圈中的電流I也會逐漸變小，使電磁力F變小，天平無法保持平衡，示值則會發(fā)生正的單方向漂移。只要預(yù)熱時間足夠，磁鋼能夠滿足熱平衡，完成這一變化過程，天平才可算真正的平衡。然后經(jīng)回零/去皮，顯示回零，這時天平方可使用，尤其對于某些天平屬高準(zhǔn)確度的，如果條件允許，電源可長期打開以使天平始終保持預(yù)熱狀態(tài)。

一部分電子天平的實際分度值d滿足0.01mg或進(jìn)行計量檢定的，預(yù)熱時間最好不少于5小時；若是微量電子天平，且其實際分度值d滿足0.001mg的，則其預(yù)熱時間應(yīng)多于24小時，若天平處在使用中，可適度縮短預(yù)熱時間，若顯示器的示值不再出現(xiàn)單方漂移的現(xiàn)象，回零/去皮后方可稱量。

2 運動天平

完成電子天平的預(yù)熱后，應(yīng)先進(jìn)行短時間的加載和卸載，用來使天平運動，而不應(yīng)該立刻開始稱量。一般這是常被忽略的一個步驟。一般來講，9至11片簧片組成的彈性支承體就是電子天平的傳感器，力的傳遞就是由天平傳感通過這些簧片來完成的，天平的稱量工作在平衡—失衡—再平衡的過程中完成。但是，很長時間不稱量或正在預(yù)熱的天平處，其簧片及傳感器均進(jìn)入休眠狀態(tài)，不再工作，且簧片及傳感器的性能無法較快恢復(fù)，如果此時就開始稱量，不然會造成加載后的天平不能很好的回零，示值失去了穩(wěn)定性，且重復(fù)性不佳。運動天平的辦法是在秤盤上加載與天平最大秤量相同的物體和砝碼，不必在意其能否回零及其示值，然后再卸載，照此方式操作至少10次，使簧片和傳感器轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，從而確保天平的稱量具備穩(wěn)定性。

如果電子天平是用來計量檢定的，以上的步驟不可或缺，否則獲得的稱量結(jié)果會適得其反，此外，很多稱量的實踐已證明了這一點。如果天平正在使用中，其實際分度值d≥0.1mg，可將加卸載次數(shù)適當(dāng)減少或不進(jìn)行加卸載，回零/去皮后稱量工作方可進(jìn)行。若天平屬超微量、微量及半微量的，且實際分度值d≤0.1mg，則這一步驟一定要進(jìn)行，否則得稱量結(jié)果不穩(wěn)定；如果此類天平停止稱量時常在30分鐘以上，再進(jìn)行稱量時仍需短時間的加卸載以運動天平。

3 校準(zhǔn)天平

3.1 校準(zhǔn)電子天平的必要性

如果要正確的對天平進(jìn)行使用，關(guān)鍵是對電子天平進(jìn)行校準(zhǔn)，所有的電子天平若不經(jīng)校準(zhǔn)，其稱量結(jié)果就不準(zhǔn)確。一部分用戶單方面認(rèn)為對天平的校準(zhǔn)屬于計量部門的工作，天平一經(jīng)檢定并合格后，沒必要在使用時對其重復(fù)校準(zhǔn)了。當(dāng)然，天平的校準(zhǔn)工作是計量部門在檢定電子天平前一定要進(jìn)行的，否則取得的檢定數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。每次使用前，一定要進(jìn)行天平的校準(zhǔn)工作，原因有以下兩點：

①天平稱量的不是重量，而是物體的質(zhì)量。使用任何一臺天平對同一物體進(jìn)行稱量時天平放置的高度及地點都不會影響到物體的質(zhì)量，因為物體的質(zhì)量一定，所以應(yīng)取得相同的稱量結(jié)果。但是地球因其地心引力，所有物體只要其有質(zhì)量，重力加速度都不可避免的對其重量造成影響。如：在一樓稱得某一物體的質(zhì)量為200.0000g，但在10m高的四樓，其質(zhì)量就變?yōu)榱?99.99937g。從這一結(jié)果可看出，重力對物體的質(zhì)量產(chǎn)生了影響，要消除這個重力影響，就必須要應(yīng)用校準(zhǔn)技術(shù)。

眾所周知，如果天平屬雙盤等臂機械一類的，當(dāng)左盤物體的重量平衡于右盤砝碼的重量（重力）時，因重力加速度在同一地點數(shù)值相同，可左右抵消，故物體的質(zhì)量與砝碼質(zhì)量相等，自然完成了稱量物體質(zhì)量的目的。但若是電子天平，只有通過校準(zhǔn)來消除重力加速度的影響。

②如果放置電子天平的地點相同，對同一物體進(jìn)行稱量，因重力加速度幾乎沒有差別，每次在進(jìn)行稱量前似乎就可不必校準(zhǔn)天平了。其實不然，因傳感器自身的溫度變化直接受到波動及環(huán)境溫度變動的影響，流經(jīng)線圈中的電流和磁通量也隨溫度的變動而變動，且電磁力也將變動。也會獲得不準(zhǔn)確的稱量結(jié)果，如果溫度波動范圍較小，則電子天平均具備的溫度補償功能才會有效；溫度變化都有既定的限度，如果超出了這個限度，則不能進(jìn)行補償。最終仍需同校準(zhǔn)技術(shù)校準(zhǔn)天平。

3.2 電子天平的校準(zhǔn)方法與原理

為了得到準(zhǔn)確的物體質(zhì)量，必須應(yīng)用校準(zhǔn)技術(shù)。現(xiàn)在以AB204-N型天平為例，來進(jìn)行天平的校準(zhǔn)。當(dāng)電子天平開始校準(zhǔn)環(huán)節(jié)，天平的顯示屏上會出現(xiàn)一個閃動的“200.0000”，這就是規(guī)定的校準(zhǔn)天平的砝碼數(shù)值，若在稱盤上放置質(zhì)量為200.0000g的砝碼，天平將由失衡到平衡，直到顯示屏閃動的數(shù)值變?yōu)椤?.0000”，再取下砝碼，校準(zhǔn)的整個過程就完成了。此外，用來平衡200.0000g的砝碼的是電磁力。磁通量會隨溫度的上下波動而發(fā)生變動，流經(jīng)線圈中的電流值是對電磁力造成影響的只要因素，所以，進(jìn)行校準(zhǔn)時，實際上天平是在尋求一個和相對于200.0000g的平衡電流值。再對以上的例子進(jìn)行研究，在一樓時，我們已完成了天平的校準(zhǔn)，找到了相對應(yīng)的平衡電流I1，200.0000g時其稱結(jié)果。若將天平搬至10m高的四樓，不再對天平進(jìn)行二次校準(zhǔn)，顯而易見，因平衡電流I1產(chǎn)生的電磁力未發(fā)生變動，而重力加速度g值減小，重力變小，就會導(dǎo)致天平失衡，稱量結(jié)果就變成了199.99937g，結(jié)果出錯。如果重新校準(zhǔn)天平，這時天平已經(jīng)重新尋找相對應(yīng)的平衡電流值，記為I2。顯然I2＜I1，重新再稱量，結(jié)果又變成了200.0000g。

隨著科技的進(jìn)步和社會的發(fā)展，已有制造公司推出了先進(jìn)的校準(zhǔn)技術(shù)FACT（即全自動校準(zhǔn)技術(shù)）。使得有這種全自動校準(zhǔn)技術(shù)的電子天平在使用中變得更為簡便。

總而言之，只有完成上述三個步驟后，才能使電子天平進(jìn)行穩(wěn)定準(zhǔn)確地稱量。