淺析影響電子天平稱量準確性的因素

鄒異紅ZOU Yi-hong

（廣州纖維產品檢測研究院，廣州 510220）

（Guangzhou Fiber Product Testing and Research Institute，Guangzhou 510220，China）

0 引言

隨著我國科學技術的不斷發展，傳統的機械天平逐步被電子天平所取代，并在社會各領域中得到了廣泛應用。但由于電子天平使用過程中，能夠對其稱量準確性造成影響的因素有很多，因此，為了能夠進一步提高天平稱量的準確性，對各個影響因素進行分析，并在此基礎上采取針對性的完善措施，是不容忽視的。

1 電子天平的工作原理

就我國目前電子天平所采用的傳感器類型來看，主要以電磁力平衡式傳感器為主，其相關公式為：F=BLIsinθ。其中，F、B、L、I 和θ 分別代表電磁力、磁感應強度、受力導線的長度、流過導線的電流強度和通電導體與磁場的夾角。從以上關系式中我們能夠看出，F 的大小直接取決于B、L、I 和sinθ 的大小，且之間的關系呈正比，也就是說，B、L、I 和sinθ 越大，F 就越大。反之，則越小。一般來說，電子天平的構成主要包括五個部分，即電源、控制電路、鍵盤和顯示器、光電傳感器以及電磁力平衡式傳感器。其基本的工作原理為：在天平處于空載狀態的時候，電磁力平衡式傳感器處于平衡狀態，而天平處于負載的時候，感應線圈的位置就會發生相應的變化，從而使得光電傳感器中的光線強度和輸出電流等也會發生變化，該變化量經微處理器處理后，控制電磁線圈的電流大小，使電磁力平衡式傳感器重新處于平衡狀態。

2 影響電子天平稱量準確性的因素

在電子天平使用的過程中，能夠對其稱量準確性造成的影響因素有很多，比如說恒溫、無氣流振動以及電壓波動等。但影響最大的則要屬重力加速度和溫度變化，相關部門人員如果想要從根本上提高電子天平的稱量準確性，必須對這兩個因素給予高度重視。

2.1 重力加速度對稱量準確性的影響 電子天平使用過程中，對于被測質量重力和電流信號的轉換，主要是依靠電磁力平衡式傳感器實現的，其轉換結果與重力加速度之間有著密不可分的關系，而重力加速度又與天平的外部使用環境具有直接關系，比如說海拔高度、使用地點的緯度以及地殼密度等。因此，如果想要從根本上消除重力加速度對天平稱量準確性的影響，就必須對其外部使用環境的各項因素進行全面考慮，從而有針對性地實施重力加速度補償。

舉個例子來說，現有一電子天平，我們在一樓利用100g砝碼對其進行校準的時候，呈現的稱量結果為100.0000。而當我們將電子天平移到8 樓（約25 米高），同樣采用100g砝碼進行稱量的時候，其稱量結果卻是99.9989。由此可見，隨著電子天平使用環境的變化，相應的重力加速度也有所不同。因此，在使用電子天平進行稱量的時候，必須確保其隨時具備相應的自校準或自補償功能。

2.2 溫度變化對稱量準確性的影響 溫度變化對電子天平稱量準確性的影響主要指的是電磁力平衡式傳感器的溫度變化所帶來的影響。就目前導致電磁力平衡式傳感器溫度變化的原因來看，主要有兩個方面，一方面是由于外部環境溫度變化而導致的傳感器溫度變化；另一方面是由于過流元件過熱而導致的傳感器溫度變化。在電子天平應用過程中，電磁力所起的作用是不容忽視的，其主要負責對天平的平衡進行控制。但是，當天平處于預熱階段的時候，其相應的B、I 便會降低，從而導致F 變小。在這種情況下，天平便會失去平衡，示值會呈現正的單方向漂移。

為了確保天平稱量的準確性，在對天平進行使用之前，都要進行充分預熱。然后，要利用置零/去皮功能，使顯示置零，只有滿足以上情況，電子天平才能夠真正使用。同時，為了避免電子器件發熱造成的影響，目前電子天平中的變壓器已經被移到了天平的外部，作為一個獨立部分存在。除此之外，整個電子天平中，并沒設有相應的電源開關。只要確保天平通電，那么就代表其正處于預熱狀態。因此，在天平使用過程中，不需要經常拔掉電源，尤其是對一些精準度要求較高的天平，應該確保其始終處于預熱狀態。對于實際分度值d 達到0.01mg 的微量和超微量電子天平，則需預熱24 小時以上。對于使用中的天平，預熱時間可以根據實際情況適當減少。

3 如何正確使用電子天平

了解電子天平的正確使用方法，能夠大大降低由于以上兩個因素而給天平稱量準確性帶來的影響。電子天平的正確使用方法主要包括三個步驟，即對天平進行預熱、運行天平和校準天平。

3.1 對天平進行預熱 不同精度的電子天平在預熱的時間上也是不同的，比如說實際分度值不小于0.01mg 的天平，其預熱時間應該不低于5 個小時，而對于分度值不大于0.01mg 的微量和超微量電子天平來說，其預熱時間應該至少24 小時。如果天平處于使用狀態，其預熱時間可以相應減少。天平預熱是使用過程中一項非常重要的步驟，也是確保天平平衡的一個重要環節，因此，必須對其給予高度重視。

3.2 運行天平 一般來說，天平在進行預熱之后不宜馬上投入使用，而是要進行一段時間的加載、卸載運動天平。當前，在使用電子天平的過程中，使用者往往忽略這一環節。目前，電子天平傳感器的彈性支承體往往是由9片或11 片簧片構成，利用這些簧片，天平傳感器進行力的傳遞，進一步使天平在平衡一失衡一再平衡之間進行調整，最后完成稱量。但是，對于天平來說，如果長期處于通電預熱狀態，在這種狀態下，天平傳感器是處于休眠狀態，也就是簧片處于休眠狀態。正因為如此，簧片的恢復性能比較薄弱，如果這時使用天平，那么將會影響天平加載回零的效果，導致示值缺乏穩定性，使得天平無法穩定地稱量。

3.3 校準天平 校準天平也是確保天平平衡的一個重要環節，無論是哪一個電子天平，如果使用前不對其進行校準，那么其稱量結果勢必是不準確的。目前，大多數用戶認為，校準天平是計量部門應該負責的事，經他們校準過后的天平必然就是準確的，是不用再進行第二次校準的。這種想法是錯誤的，計量部門的主要任務只是對天平進行計量性能檢定。

4 結語

綜上所述，隨著電子天平在我國社會各領域應用范圍的不斷擴大，對電子天平稱量準確性的要求也越來越高。從文章的介紹我們能夠得知，目前，影響電子天平稱量準確性的兩個重要因素就是重力加速度和溫度變化。因此，在未來的時間里，相關部門如果想要從根本上提高電子天平的準確性，就必須充分考慮以上兩個因素所產生的影響，并采取針對性的措施消除誤差，以此來確保稱量的準確性。

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