海拔變化對電子天平稱量結果的影響

摘 要：由電子天平稱重原理可以知道，電子天平稱重時會受當地重力加速度影響，而重力加速度隨緯度和海拔變化而改變。文章通過選取不同海拔點和本單位試驗數據驗證海拔變化對電子天平稱量帶來的影響。計量檢定工作中會發現用戶在天平搬動過后不進行校準就進行稱量，此時的稱量結果已經有較大誤差了，所以在使用電子天平時對天平進行校準應引起重視。

關鍵詞：海拔；電子天平；稱量；誤差

引言

電子天平是廣泛使用于各行業實驗室的稱量儀器。準確的稱量是實現可靠分析結果的前提條件。影響稱量結果的因素較多，如：震動、氣流、溫度、濕度、磁場等，然而海拔變化的影響往往被忽視。

1 電子天平稱重原理

電子天平的重要特點是在測量被測物體的質量時，不用測量砝碼的重力，而是采用電磁力與被測物體的重力相平衡的原理來測量的。秤盤通過支架連桿與線圈連接，線圈置于磁場時，在稱量范圍內被測重物的重力W通過連桿支架作用于線圈上，這時在磁場中若有電流通過，線圈將產生一個電磁力F，方向向上，可用下式表示：

W=mg

W——重力

m——物體的質量

g——物體的重力加速度

F=BLI

F——電磁力

B——磁感應強度

L——線圈導線長度

I——通過線圈導線的電流強度

電磁力F和稱盤上被測物體重力W大小相等，方向相反而達到平衡，則有：F=W=BLI=mg

同時在彈性簧片的作用下使稱盤支架回復到原來的位置。即處在磁場中的通電線圈，流經其內部的電流I與被測物體的質量成正比，只要測出電流I既可知道物體的質量m。

2 試驗設備

選用不同準確度等級的三臺電子天平分別編號為A、B、C，和1mg～6kg的一組砝碼，如表1。

3 試驗環境

溫度（19.9～25.9）℃濕度<70%RH，符合天平工作的環境溫濕度。

4 試驗方法

分別選取不同海拔高度的三個點及本單位實驗室，用電子天平稱量砝碼，看天平示值的變化情況。試驗時只在海拔123m處和單位實驗室一樓對電子天平進行校準，試驗工作在24h內完成。

5 試驗數據（見表2）

從表2試驗數據可以看出，隨著海拔高度的升高，三臺天平稱量示值都不同程度減少。其中，A號天平，在載荷0g

下面為小范圍高度變化，天平1樓至6樓的試驗數據，樓層間距約為3.6米。（見表3）

從表3數據可以看出，同樣在小范圍高度變化過程中，天平稱量示值也隨著高度增加而減少，其中A號天平，載荷0g

下面逆向進行一組試驗，即高度變化從高到低。試驗數據高度變化從高降低，第一次稱量時先對天平進行校準得到以下試驗數據。（見表4）

從表4數據可看到，高度降低時，天平稱量示值也隨著增加，其中A號天平，載荷0g

試驗過程中由于條件所限，環境溫濕度的變化會給試驗數據帶來一些偏離，但總體上看，電子天平稱量結果是隨著高度變化而變化，即海拔高度增加，對同一物體稱量結果會減少。反之，海拔高度降低，對同一物體稱量結果會增加。這種變化也和電子天平的工作原理相吻合。

6 結束語

電子天平與機械天平相同之處都是利用平衡原理。不同之處是用電磁力取代了平衡物體重量（重力）的砝碼重量（重力）。由于地球引力存在，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。顯然，在檢定和使用電子天平過程中，通過校準電子天平來消除重力加速度的影響，就可以得到一個準確的稱量結果。

參考文獻

[1]JJG1036-2008.電子天平檢定規程[S].中國計量出版社，2008.

[2]趙亞軍.電子天平的使用與調修200問[M].中國計量出版社，2003.