電子天平稱量不準確的原因及解決方案

【摘 要】本文闡述了影響電子天平稱量準確性的幾個因素及解決方案。

【關鍵詞】分析天平 稱量 準確性 原因 解決方案

【中圖分類號】TH715 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）09-0197-02

電子天平是利用電磁力平衡原理制造的天平，其衡量的結果是物體的質量，和機械天平向比較，它的特點是功能多、稱重速度快、操作方便，被廣泛地應用于工農業生產、國防建設、醫療衛生和科學實驗的各個部門。但是電子天平也有些因素會影響電子天平稱量的準確性，例如天平環境的選擇、天平的正確操作、物理因素等。下面就這些方面來談談電子天平稱量不準確的原因及解決方案。

一 天平環境的選擇

1.天平室的影響

電子天平應安放在遠離振動和氣流波動較大的環境，所以天平室應避免受到氣流、沖擊和振動的影響，遠離容易產生振動的區域。遠離高壓傳輸網絡、高壓線等可能產生靜電負荷影響的區域。最好只有一個出入口，窗戶越少越好，這樣可以防止空氣的對流。

2.天平臺的影響

天平臺應減少振動影響，僅用于放置天平。天平臺選用材料要求為不易變形的材料，非鐵的抗磁性材料、非塑料或橡膠的防靜電材料。另外天平臺應放置于房間角落或者豎直立于地面或固定于墻面，不能傾斜，這里是最穩固、振動影響最小的位置。

3.溫度及空氣濕度的影響

天平正常工作溫度范圍：5 ℃～40 ℃，保持稱量環境溫度的恒定，典型溫度漂移值1～2ppm/ ℃。天平正常工作環境濕度范圍：25～85%RH，保持相對濕度范圍為：45～60%RH，對于微量天平，應盡可能保持稱量環境濕度的相對恒定。

4.光照的影響

避免陽光直射，例如：天平應被放置在無窗的墻邊，選用較少產生熱輻射的照明設備，如熒光燈，另外照明裝置應與工作臺保持距離。

5.氣流

天平還應放在遠離風扇或空調等風源的地方，確保天平的上方不要有直接的氣流，同時避免在門旁稱量。

二 天平的正確操作

1.調節水平

一般高精度的電子天平都帶有水平調整器和水平器，使用中要經常對天平的水平狀態進行調整。實際上有些使用者經常忽略對天平水平狀態的調整，這也是造成天平稱量不準確的原因。

2.天平預熱

電子天平的基本工作原理是F=BILsinQ。當天平處于預熱階段時，隨著天平內部溫度的升高，磁通量B會逐漸下降，同時，流經線圈中的電流I也會減小，這樣就導致了電磁力變小，天平失去平衡。天平的顯示會呈現正的單方向漂移，只有天平經過充分預熱，使磁鋼達到熱平衡，這一變化過程才結束。

3.運動天平

電子天平預熱好以后，不要立即進行稱量，而要短暫地加載、卸載，以運動天平。電子天平的傳感器通常是由9或11片簧片構成的彈性支承體，天平傳感器就是利用這些簧片進行力的傳遞，使天平在平衡—失衡—再平衡的過程之中完成稱量。然而，在天平處于通電預熱階段或較長時間停止稱量時，天平傳感器是處于停止工作的休眠狀態，當然簧片也處于休眠狀態，其恢復性能不佳，若這時進行稱量，勢必會引起天平加載后回零不佳，示值穩定性不好，重復性差。

運動天平的方法是用相當于天平最大秤量的砝碼或物體加載到秤盤上，然后再卸載，此時并不在乎加載示值和是否回零，如此反復10次以上，使傳感器的簧片從休眠狀態逐漸進入工作狀態，天平才能穩定地稱量。對于進行計量檢定天平，這一步是必不可少的，否則會得不到好的稱量結果。

三 物理因素的影響

1.樣品的吸濕性和揮發性

具有吸濕性的樣品，天平顯示值會緩慢增大，具有揮發性的樣品時，天平顯示值會越來越小，并非天平自身漂移的原因。為了減少樣品吸濕性和揮發性的影響，可使用細頸容器，給容器加蓋或上塞，還應當盡量減少稱量的時間。

2.靜電的影響

靜電對微量、半微量和分析天平有較明顯的影響，稱量容器和樣品一旦有了靜電，會導致天平顯示值長時間不穩定，無法穩定顯示準確的稱量結果。同一個容器或樣品，每次稱量時都顯示不同的稱量結果，也就是重復性很差。

為了消除容器的靜電，簡單的辦法就是采用一根專門的接地線，埋入大地，然后將接地線引入電源插座的接地端。使用加濕器增加空氣濕度，理想的相對空氣濕度為45%～60%。在溫暖干燥的冬季，可在天平稱量室內放置一杯水，增加稱量室內的空氣濕度；注意選擇不同材料的稱量容器，盡量避免用塑料容器，它極易產生靜電。玻璃容器這方面的性能優于塑料容器，金屬容器更好；并使用專門的消除靜電裝置。

3.溫度的影響

我們在實驗室經常會稱量錐形瓶，記錄稱量結果，當我們用手握住錐形瓶約1分鐘后再次進行稱量，發現錐形瓶變輕了，這是為什么呢？這是由于樣品和稱量環境存在溫度差異，導致稱量值單方向頻繁變化，進而使稱量容器周圍存在氣流。

為了解決樣品和容器的溫度影響，在稱量時，要保持樣品同稱量室具有相同的溫度后再進行稱量，不要用直接從干燥器或冰箱里取出的樣品稱量。為了避免手溫對容器的影響，要使用鑷子夾取容器，尤其要注意盡可能避免手進入天平稱量室，引起稱量室溫度升高，為此可使用長柄鑷子夾取容器，或者使用長柄樣品勺添加樣品。

4.空氣浮力

當我們把同一樣品在空氣中和真空中進行稱量時，獲得的稱量值是不一致的，原因是阿基米德定律告訴我們，浸在液體里的物體受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被該物體排開的液體的重力。氣球能升起來，是受大氣壓力的影響。同樣稱量樣品時周圍的媒質就是空氣，樣品會受到空氣浮力的影響。

5.重力加速度

天平稱量的是物體的質量，而不是重量。也就是說，使用任何一臺天平，不管這臺天平被放置在地球上的任何地方，也不管這臺天平被放置在什么高度，稱量同一物體，由于物體的質量是不變的，因此稱量的結果應該完全相同。然而地球存在地心引力，任何一個有質量的物體其重量都會受到重力加速度的影響。例如一個物體在一樓時，稱得的質量正好是200.0000g，而在四樓（10m高度）時就變成了199.9993g。顯然，用電子天平稱量時就無法得到相同的稱量結果。因此，當天平搬到四樓后，要重新對天平進行校準，重新再稱量，結果又變成了200.0000g。這樣由于應用了校準技術，不管在一樓還是四樓，都得到了相同的稱量結果相同的質量值。

綜上所述，用分析天平稱量樣品時，會由于天平環境的選擇、天平的正確操作、物理因素影響以及操作使用不規范等造成稱量結果的不準確。要想得出準確的稱量結果，就要使用經過校準的分析天平，排除環境和樣品的物理因素對天平稱量的干擾，嚴格按操作規程使用天平。

參考文獻

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〔責任編輯：林勁〕