淺談機械天平計量性能調整

岳 靈

南陽市質量技術監督檢驗測試中心，河南 南陽 473000

在日常的生活中我們常會用到天平，它是我們確定質量的工具，利用的是杠桿平衡的原理。可是，不是在任何狀態下天平都會給我們測量出準確的結果，只有天平的計量性能符合我們要求時才可以正常的使用，方便我們的生活。

1 天平的涵義及分類

天平有狹義和廣義之分。狹義的天平專指雙盤等臂機械天平，是利用等臂杠桿平衡原理，將被測物與相應砝碼比較衡量，從而確定被測物質量的一種衡器。廣義的天平則包括雙盤等臂機械天平、單盤不等臂機械天平和電子天平3類。本文所說的是雙盤等臂機械天平。雙盤等臂機械天平一般按結構分為普通標牌天平、微分標牌天平和架盤天平3種。也可按用途分為檢定天平、分析天平、精密天平和普通天平4種。

1）檢定天平是計量部門、商檢部門或其他有關部門或工廠專門用來檢查或校準砝碼的天平；

2）分析天平是用于化學分析和物質精確衡量的高準確度天平。在大多數情況下，這類天平的最小分度值都小于最大稱量的 10-5。分析天平可按衡量范圍和最小分度值分為常量天平（稱量和最小分度值分別為100g～200g和0.01mg～1mg）、半微量天平（30g～100g 和 1g～10g）、微量天平（3g～30g 和 0.1g～1g）和超微量天平（3g～5g和0.1g以下）；

3）精密天平在各種物質的精密衡量中廣泛應用，其最小分度值通常為最大稱量的10-5～10-4；

4）普通天平用作物質的一般衡量。最小分度值等于或大于最大稱量的10-4。 普通標牌天平主要由立柱、橫梁、吊掛系統、底座和制動裝置組成（圖1）。

圖1 普通標牌天平

2 天平的計量性能

穩定性、靈敏性、正確性和示值不變性是天平的四項基本計量性能。如果天平受到擾動就不能保持其穩定性，并且自動回到初始平衡的位置；天平的靈敏性就在于當秤盤的上的物體質量改變的時候它能迅速的做出改變，又由于其兩臂固定的比值，可以在相同條件下多次測量同一物體而衡量結果是一樣的，這就又顯示了其示值的不變性。

3 天平計量性能的調整

我們只有常常對計量性能進行調整才能使天平的計量性能符合要求，天平的各項計量性能相互和諧天平才可以處于最佳的測量狀態。但是只有對天平更為實質和清晰的認識，我們才可以更為準確的對其調整。影響天平計量性能的因素有哪些呢，這些因素又是如何影響天平的計量性能的，值得我們思考。天平自身設有許多調節機構，如重心砣、水平調節螺絲、升刀螺絲等，雖然他們的調節功能不一樣，但是都是對天平計量性能的兩個根本因素進行調節的，即重心因素和結構因素。

3.1 重心因素

天平重心點和支點之間的相對位置因素是天平的“重心因素”，它直接影響著天平的穩定性和靈敏性，間接影響著天平的正確性和示值不變性。“重心因素”影響，天平即使達到平衡狀態，也分為不穩定平衡狀態、隨遇平衡狀態和穩定平衡狀態3種。

1） 隨遇狀態是說，當物體達到平衡時，它的支點和重點重合。在這種狀態下，物體無論怎樣的移動，重力的力臂恒為零。顯然這樣的狀態是不可能實現的，我們可以把支點和重心間的距離在一個盡可能小的范圍內控制，但是讓二者重合是不可能的。這也就是說在實際的使用和操作過程中，天平出現隨遇平衡狀態我們可以認為是沒有的。

2）不平衡狀態下的調整。不穩定的平衡是重心在物體到達平衡時在支點的上方。這樣的狀態是不穩定的，在受到稍微的干擾后就會穩定，這就像敲敲板一樣，即使好不容易平衡了稍微擾動一些就會側向一方除非你阻止了它，所以我們可以這么認為，即使是完好無損的天平，也不會一直保持平衡的狀態而不改變的，它總會偏向一方，這樣的狀態下進行測量，其穩定性和準確性都是為0的，是不能用于測量的，這時就要降低天平的重心使其在支點以下。

3.2 結構因素

天平的兩個力點和支點之間的相對位置因素是“結構因素”，它對天平的正確性和示值不變性有著直接的影響，對天平的穩定性和靈敏性有著間接的影響。“結構因素”中的三個點，即天平的一個“支點”和兩個“力點”的距離之比，對于天平的準確性有著決定性的作用，對于等臂天平來說，這個比例為1:1。

指點和力點的不固定就會造成“結構因素”的不確定，從而影響計量的性能。

3.3 兩個根本因素必須相互配合

天平性能的調整要協調、兼顧進行，即兩個因素相互配合，只有把天平調到最佳的狀態，才可以保證天平的穩定平衡，又能提高其靈敏性，從而保證測量的準確性。

4 結論

以上所述使我們對天平的性能影響因素有了較為全面的認識，保證了我們在天平的調整過程中有正確的調整方法，了解了只有天平的各調節結構和性能相互結合，才能使得天平處于最佳的測量狀態。

[1]楊福來.關于天平的穩定性及其調修方法[J].河南大學學報：自然科學版，1987(2).

[2]趙寶瑞，劉明.一種提高天平計量性能的方法[J].計量學報，1990(2).

[3]張紅，李艷葉，胡衛紅.影響機械天平計量性能因素淺析[J].計測技術，2009(1).