溫度對高精度電子天平稱量準確度影響的研究

趙鵬 侯雯

摘 要：高精度電子天平在使用過程中的稱量準確度會受溫度、氣流、電磁干擾等各個因素的影響。而溫度變化對其影響尤為明顯，為保證稱量準確度，在電子天平使用過程中應重點監控溫度。

關鍵詞：電子天平；準確度；溫度影響

高精度電子天平主要是指分度值小于0.OOOlg，要想保證天平稱量的準確度就必須使用性能較高的天平，而且操作過程也十分有必要有高要求，有的時候操作者沒有注意到周邊溫度、氣流等環境的變化，導致測量結果出現誤差，所以說測量之前必須要做好準備工作。

本文針對高精度電子天平在溫度變化下的影響進行分析，進而提出如何更好的在不同溫度下來保證高精度電子天平測量的準確度。

高精度電子天平概述

高精度電子天平是一種非自動衡器，它是利用電磁力平衡的原理來稱量物體的，其操作過程與一般的電子秤有一定的區別，高精度電子天平內裝載有壓力傳感器，一旦物體接觸電子天平秤盤，壓力傳感器就會接收到物體的壓力，而壓力傳感器在不同的壓力下發生不同的形變，同時電阻也發生相應的變化，而電壓數值也隨之變化，簡單來說壓力越大，電阻就越大，電壓數值也就越大；此外高精度電子天平內還有一個計算公式的處理器，電壓數值會在處理器中通過編制好的公式進行計算，最后在顯示屏上以質量大小的形式顯示出具體的計算結果。先進的電子信息技術在高精度電子天平上得以充分的利用，通過信息轉化原理來對物體進行稱重，因為處理器只能處理電壓信息，所以就把壓力信息快速地轉化為電壓信息，并通過公式迅速地計算出準確的計量結果。

電子天平誤差分類

高精度電子天平是精密電子儀器的一種，不可避免其稱量結果很容易受到外界因素的影響，哪怕是微乎其微的因素，所以高精度電子天平是容易產生誤差的。在高精度電子天平稱量過程中無法避免的誤差就是隨機誤差，隨機誤差發生有很多原因，但對稱量的結果影響比較小，通常會被忽略。系統誤差在高精度電子天平稱量過程中也常有發生，這種情況主要是由于電子天平精度規則的設置，在周圍磁場、電壓、溫度等變化下受到變化，從而導致系統誤差的發生。而本文要研究的溫度影響因素就是系統誤差，電子天平內的平衡式傳感器在溫度的變化下產生影響。

3 溫度對高精度電子天平稱重準確度的影響

高精度電子天平的稱量一般是固定在某一位置上，操作者也基于穩定，其前期也會進行重復性的測試，一般情況下如果周圍有明顯的氣流變化或者溫度變化，操作者會有一定的感知和識別，同時也會使用一定的手段來避免這些因素造成的影響。但是一些細微的變化，看不見又摸不著，不能被人所識別，這種情況下就要重點關注了。

在環境因素對高精度電子天平的影響中，溫度是最重要的一個因素。高精度電子天平的使用中經常有用戶反饋說稱量結果不準確，每次都不同，出現數值漂移的現象。具體分析可能是兩個方面的原因：第一可能是電子天平內的傳感器自身性能不好，尤其是蠕變性；第二可能是溫度的變化導致天平預熱時間不充足。高精度電子天平的精度在0.0001g以下，在恒溫的實驗室中通電開機要充分預熱兩個小時才能進行稱重，而這種是在溫度恒定的情況下進行的。一臺高精度電子天平是新的，或者是從室外搬進實驗室內進行使用，由于室內和室外的溫度不同，即使開機預熱兩個小時也有可能達不到準確的稱量結果。這是因為高精度電子天平內的傳感器是在EMC屏蔽罩內，而外殼又有重重保護層，傳感器是壓力轉換的核心，要想傳感器的溫度達到穩定，那就需要內外熱交換經過相當長的時間，這樣才能是的傳感器的溫度與外界一致。一般來說建議高精度電子天平在使用前在室內靜止放置24小時以上，重復稱重得到相同數值再進行使用，這樣結果才更精確。對于不同溫度的物體，其稱重的結果也會不同，這是因為低于或高于天平稱量室溫度的樣品可能導致天平稱量室內的溫度變化及空氣對流，導致稱量的結果的準確性也不高。

4 電子天平在稱量前的預熱

高精度電子天平主要是通過電磁力平衡傳感器來實現壓力轉換的，所以電子天平的性能高低與設備的磁通有直接的關系，而溫度對電子天平的磁通也有一定的關聯。如果高精度電子天平在使用前沒有預熱，這將導致電子天平的磁通量在測量過程中隨著天平內部溫度的升高而發生變化，進而導致流經線圈的電流減小，最終導致稱重測量發生變化。因此，高精度電子天平稱量準確度的保證的前提就是在稱重之前，必須充分預熱。從通電預熱開始的一段時間內，天平有時會表現出越來越大和緩慢的變化，即單向漂移。只有當天平完全預熱時，磁缸才能達到熱平衡，真正的平衡是要在這種變化的過程就結束之后才能達到。一般情況高精度電子天平一旦通電，就表示天平進入了預熱階段，即使顯示器上沒有顯示。電子天平上的“開/關”按鈕只是一個開關顯示。對于經常稱重的天平，建議不要拔掉電源，讓電子天平隨著溫度變化自動預熱，長期處于預熱狀態下的電子天平稱重準確性高，特別是對于高精度的天平。如果條件允許，長期持續供電，始終保持天平提前預熱狀態，這也是一個因素，以確保稱重值是準確的。

另外，為了避免因為樣品和容器的溫度不同對電子天平的影響，所以在使用高精度電子天平稱量時，要確保容器與樣品的溫度和室內的溫度相同，樣品從冷藏室或者干燥器內拿出來要靜止放置與室內溫度相同后再稱量。

5 總結

通過以上的分析，高精度電子天平應用的范圍在不斷地擴大，各個領域對高精度電子天平的要求也不斷提高，從上文的分析可以獲知，目前，溫度變化是影響電子天平稱量準確性的重要因素。因此，相關部門在應對未來高精度電子天平在各個領域的廣泛應用下，必須充分考慮影響高精度電子天平稱量的準確性的因素，尤其是溫度變化帶來的影響，并采取有針對性的措施來消除這種因溫度變化造成的系統誤差，以此來確保稱量的準確性。

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