精密電子天平的快速水平調節方法*

孟蘇剛，付先亮

(淮北師范大學化學與材料科學學院，安徽　淮北　235000)

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精密電子天平的快速水平調節方法*

孟蘇剛，付先亮

(淮北師范大學化學與材料科學學院，安徽淮北235000)

正確使用精密電子天平是化學、生物、物理等理工科實驗教學中的一個重要和基本的教學主題。本文針對使用者對精密電子天平的水平調節不能熟練操作的問題，對水平調節的相關部件、工作原理、操作步驟和天平的正確操作使用等分別進行了介紹與討論。提供了一種水平調節的快速操作方法，除精密天平外，文中所提供的快速水平調節方法同樣適用于調節其他類似的、需水平調節的測量儀器。

精密電子天平；水平調節；水平氣泡儀；水平調節腳

隨著實驗技術的快速發展，精度高、響應快、讀數方便的精密電子天平已逐漸取代傳統的機械天平，成為實驗室、科學研究和某些特定商業應用領域中使用最為頻繁的質量稱量衡器[1-2]。如何對其進行正解調節、校正和使用是保證準確稱量的關鍵。對于絕大多數實驗過程，對物料的準確稱量往往是實驗過程的起始步驟，其準確性直接決定了最終實驗的成敗。因此調節、校正和正確使用電子天平是化學、生物、物理、材料等理工科實驗教學中的一個重要和基本的教學主題[3]。

一般來說，對物料能否準確稱量主要取決于天平自身傳感器的精度和穩定性，以及電路噪音大小等客觀因素和使用者后期能否正確操作等主觀因素。在主觀操作上，要保證稱重的準確性，首先必須依據稱量需要選擇合適量程型號的產品，防止出現過載(比如，直接把玻璃燒杯放在分析天平上來稱取微量的藥品)，同時也要避免“大材小用”——用高精度天平去稱量低精度要求的物料(例如，用分析天平來稱取10 g的藥品，而分析天平可精確稱量至0.0001 g)[1]；其次，在開機使用前必須依據水平氣泡儀將天平調至水平狀態；最后，正式稱量前需開機充分預熱半小時左右，隨后利用標準砝碼對其進行正確的外部或內部校正[4]。稱重使用過程中則要規范操作，減少外部污染、氣流、震動，物料磁性、物料自身揮發或吸濕等不利因素對稱重結果的影響[5]。

質量傳感器是電子天平的核心部件，分為應變片式和電磁力式兩種類型[6]。其工作原理是通過應變片的形變或傳力彈簧片的移動，將待測樣品垂直作用于樣品臺的重力信號轉化為電信號，最后通過測試電信號來間接測試樣品的重力信號，即質量。由于傳感器出廠時都是在水平狀態下安裝調試，這就意味著待測樣品垂直作用與樣品臺的力只有在樣品臺處于水平狀態時才與其自身重力相同。因此，電子天平的水平調節是其使用過程中的一個極其重要的環節。但是，筆者在多年的教學和研究中發現，很多學生和研究者在使用電子天平的過程中，對其水平調節的重要性認識不夠，要么根本不進行水平調節，導致稱量誤差大；要么毫無章法的亂調一氣，導致調節過程耗時長、實驗效率低。因此，針對教學過程中學生對精密電子天平的水平調節不能熟練操作的問題，本文提供了一種水平調節的快速操作方法。精密電子天平的水平調節實際上有章可循，這里我們對其具體的調節過程做一簡單介紹。

1　水平調節原理

如圖1所示，電子天平的水平調節部件主要是由兩個位于同側的水平調節腳和一個處于樣品臺附件且與樣品臺平面平行的水平氣泡儀組成。前者用于調節水平，后者用于指導調節操作和指示水平狀態。依據不同的儀器型號，水平調節腳可能位于天平前部或后部，但都遵循同樣的水平調節原理和操作方法。通過逆時針或順時針旋轉水平調節腳，可實現天平平面的升起或降低。水平氣泡儀為圓形玻璃小容器，內部密封酒精和一個小氣泡。小氣泡位于圓面正中位置，指示水平狀態；而位于圓面邊側時，則可用于指導水平腳的具體調節操作。對這一指導功能的不甚了解是導致操作者在水平調節中無章可循的原因所在。下面我們對其指導作用和對應的水平腳的調節方法進行展開敘述。

圖1　精密電子天平的水平調節部件和構造

2　水平調節操作過程

水平調節的第一步，觀察氣泡儀中氣泡所處位置。需牢記一點：氣泡由于密度小，總是自動的往平面高出側移動。以圖2a所示為例，表明天平右上側偏高；第二步，固定水平調節腳一腳不動，另一腳進行順時針或逆時針的單向連續調節，調節過程中留意氣泡移動。當氣泡處于圖2b或c所示時的中央線位置時，停止調節。某些理想情況下也可能會直接出現圖2d，即達到水平狀態；第三步，對圖2b和c狀態，接下來同時、同步地調節兩個調節腳，直至出現圖2d。以圖2b為例，其表明天平當前所處的載物平面左右兩側對稱，僅前部整體高于后部，因此需要同時、同步地降低兩調節腳(以調節腳位于前部為例)。在調節過程中，兩腳的調節幅度務必一致，在這種情況下氣泡將沿虛線箭頭所示軌跡很快達到中間位置。而對于圖2c，則情況剛好相反，操作也剛好相反。

上述的調節過程可總結為：

(1)看。確認是否需要水平調節；

(2)單腳單向調節。調節載物平面至左右兩側對稱；

(3)雙腳同時、同步調節。左右對稱的載物平面的前/后部進行整體升起/降低。

遵循這三個操作步驟即可實現精密電子天平的快速水平調節。

圖2　精密電子天平的快速水平調節步驟

3　結　語

精密電子天平作為重要的質量稱量衡器，是傳遞質量量值的關鍵，在生產和研究中具有重要的地位。其水平調節是保證準確稱量待測樣質量的前提。本文提供了一種精密電子天平快速水平調節的操作方法，希望給學生和其他天平使用者們提供幫助和借鑒。此外，對于許多其他在使用前也需進行水平調節的測量儀器，如水準儀、全站儀等，也可遵循這一操作步驟進行調節。總之，通過在實驗教學過程中引入電子天平的快速調節方法，不僅提高了學生實驗操作的效率和結果的準確性，而且由此提高了學生學習的積極性。

[1]王聰，王愛軍，石超英.機械天平與電子天平的比測實驗[J].廣州化工，2014,43(24):132-134.

[2]黎麗萍.電子天平的安裝、校準及維護[J].山東工業技術，2016(06):128-128.

[3]李冠峰，楊卓，胡少強，等.構建分析化學實驗教學新體系的實踐[J].廣州化工，2014，42(21)：222-224.

[4]張瑩. 電子天平的校準方法介紹[J]. 計量與測試技術, 2003, 30(4)：21-22.

[5]劉雋, 傅冰. 影響電子天平準確性的兩個因素[J]. 計量儀器與技術, 2002(9)：43-44.

[6]郭紅衛, 薛靚. 電子天平原理及常見故障的調修[J]. 計量與測試技術, 2008, 35(6)：7-8.

A Method for the Quick Level Adjustment of An Electronic Balance*

MENGSu-gang,FUXian-liang

(College of Chemistry and Material Science, Huaibei Normal University, Anhui Huaibei 235000, China)

The correct use of electronic balance is an important and basic teaching theme in the science and engineering experiment teaching (chemistry, biology, physics, etc.). As the users had some difficulties to the level adjustment of an electronic balance, a quick operation method was developed. The details about the level adjustment components and their working mechanism, the adjusting steps, and the correct operation steps of an electronic balance were also introduced, respectively. Besides the electronic balance, the adjustment method provided here was also applicable to other similar instruments that require level adjustment before using.

electronic balance; level adjustment; bubble level; level screw

國家自然科學基金(No:21473066)；安徽省自然科學基金(No:1408085QB38，1608085QB37)。

孟蘇剛(1986-)，男，講師，主要從事物理化學、材料化學等課程的教學研究。

付先亮(1980-)，男，副教授，主要從事物理化學教學和光催化方面的研究。

G420

A

1001-9677(2016)010-0204-02