機械天平變動性產生的原因及排除方法

張海華

新疆哈密市質量與計量檢測所 新疆哈密 839000

所謂的變動性，就是每次開啟天平后的靜止點均不在一個平衡位置上。天平變動性較好，就是多次開啟天平，平衡位置仍然不變。天平變動性產生的原因很復雜，精度越高的天平，越容易出現變動性。天平變動性產生的原因主要有以下幾個方面：

1 天平本身引起的變動性

1.1 刀口鈍化

刀口是橫梁的核心，刀口不直，有凹凸、崩缺現象，則天平往往會出現變動性。是否由刀口鈍化造成，可以直接檢查刀口，開啟天平，待平衡靜止后，在左盤或右盤加一個相當于標牌全量的砝碼，當指針產生大的偏斜后，立即撤去，可用機械加碼比較方便[1]。如果標牌不能從偏斜方向回到原平衡位置，而又沒有碰掛或阻擋時，一般有兩種可能性，一是三刀口不平行，若已排除三刀不平行現象，則可判定為刀口鈍化所致。或者對光檢查刀口是否有凹凸不平或裂紋，在實際中最簡單有效的辦法是用手指甲劃過刀口，看有無鈍化。

1.2 三刀口不平行產生變動性

三刀口不平行，使得每次作用產生的力矩不等，得到的各次不同的平衡位置而呈現變動性。

1.3 由于刀子松動產生變動性

如果刀子粘接不牢固，使刀子發生松動，會使天平產生變動性，可將刀口粘接固定，并重新調整計量性能。

1.4 由于天平穩定性較差引起的變動性

穩定性不好的天平，必然出現變動性，越不穩定的天平變動性越大。對于這種原因導致的變動性，排除的辦法，只有降低天平的靈敏度以增加穩定性。

1.5 由于天平底座不水平引起變動性

天平底座若不水平，則天平各部件間按底座水平狀態調整好的配合失調，容易導致變動性，嚴重時甚至天平不能運行，因此，保證天平底座水平是減少引起變動性的因素之一。

2 由于外界因素引起的變動性

外界環境對于天平變動性的影響很大。越精密的天平，對外界環境要求越嚴格。

2.1 震動的影響

震動有強有弱，但對天平示值變動性都有影響。越精密的天平，防震要求越嚴格。如果天平室臨近馬路，建筑物墻壁上裝有通風設備或將天平室設在二樓以上等，都會使天平呈現出變動性。嚴重的甚至在天平啟動后，指針擺動不已，震顫不停，無法讀數。而且由于震動的原因會加速天平刀口的磨損，大大降低天平的使用壽命。因此，震動對于天平，尤其是精密天平危害大，應予以避免。

2.2 溫度的影響

精密天平對于溫度的要求比較嚴格。如果天平室溫度不穩定，處于變化之中，天平橫梁兩臂長也就在變化之中，而且室內各部分溫度不可能完全一致，兩臂不會完全等量地變化。也就是說臂差處在隨溫度變化而變化之中，同時橫梁重心，三刀的位置關系也隨之變化。因此，在同樣載荷下，示值必然隨之變化不定。所以，天平室要求溫度相對均勻穩定，對于三級以上特別是微量天平要求恒溫在18℃-26℃，每小時波動不超過0.5℃。如果室溫較低或過高，或者室內溫度很不均勻，天平出現變動性，應首先考慮溫度的影響。

2.3 濕度的影響

如果濕度較高，當稱量在天平秤盤上放置較干燥的物體時，秤盤上的水汽則“轉移”到該物體上而被帶走，使秤盤減輕重量，零點發生變化，出現變動性。這一變動性有時是很大的，但由于因濕度造成的變動性，待一段時間天平內濕度平衡后，天平又會恢復原來的零點。

濕度過大，會使天平銹蝕甚至失靈，因此，在天平維護、保養和使用中，要保持天平的相對干燥。除避免放置在潮濕環境外，一般要在天平內放固體干燥劑。

2.4 氣流的影響

一般化驗室在大風天氣，如果天平室密封不好，有氣流沖擊，會感到天平不停點。應修整天平框罩，改善環境。

2.5 灰塵的影響

天平應保持清潔，定時清掃，若天平不清潔，會出現變動性，主要有以下三方面：

（1）刀口和刀承不清潔，附著灰塵，會增加它們之間的阻力，不能正常運行而出現變動性。

（2）各部件間因附著灰塵等而產生摩擦，各傳動部分因灰塵也會不靈活，產生示值改變出現變動性。

（3）由于天平不清潔，在稱量過程中，橫梁、阻尼器、秤盤等上面的灰塵會造成示值改變，呈現變動性。

3 由于操作使用不當出現的變動性

（1）對于指針擺動性天平，由于指針與標牌之間有一定距離，若計量人員對指針的視線角度不同，對同一指針位置在標牌上反映的讀數就不一樣。如果兩次稱量結果雖然相同，但由于前后兩次視線角度的改變，其讀數不一樣，這就造成所謂視覺誤差，誤認為是變動性，因此，對于計量人員應固定其觀測角度，以免造成視角誤差。

（2）對于電光阻尼式天平，計量人員在天平處于似停非停的瞬間，擺動尚未靜止而讀數；或對于指針擺動式天平，指針擺動尚未到回轉點而讀數，均可造成讀數誤差。雖然天平在相同載荷下兩次平衡位置都相同，但兩次或其中一次，對其平衡位置記值不正確，得到兩個不同的平衡位置，誤認為變動性。因此，對于阻尼天平，一定要待指針靜止。對于擺動式天平，要待指針到回轉點方向讀數，不要匆忙讀數。

（3）因被稱量物品處理不當引起變動性。

①被稱物過于干燥引起變動性。天平內雖然放置有干燥劑，但天平內相對于干燥箱內或高溫爐內濕度要大得多。若放在天平內稱量，那么由于秤盤濕度大于燒杯、坩堝的濕度，秤盤上的水汽則被吸走，而減輕重量，分度值為0.1mg的天平就能明顯反映出零點的變化。但當關閉天平，待兩秤盤濕度平衡以后，天平又會恢復到或接近原來的零點。若用濕度較高的物品在干燥的天平上稱量，也會因秤盤“吸潮”出現變動性。

如果出現上述情況，在處理稱量結果時，是按稱量前對的“零點”，還是按稱量后的“零點”，或取其平均值來計算呢，顯然，應以稱量前的“零點”作為零點計算。若再繼續稱量，應待兩秤盤濕度平衡后，重新調整零點，以新零點為零點。

②被稱物的溫度與天平內溫度不一致引起的變動性。若被稱物的溫度高于或低于天平內的溫度時，將其放到天平內，必然要引起這一側溫度變化和波動，使天平出現變動性。因此，在稱量時，對于精密天平，要使被稱物與天平等溫、等濕。

③易揮發被稱物未密閉引起變動性。如果被稱物是易揮發物而未密閉，使稱量物體不斷揮發而減輕質量，在精密天平上呈現示值不定，指針不停點。因此，對于易揮發物應密閉稱量。

④靜電引起變動性。若在稱量前，用干燥的綢布之類擦拭干燥的燒杯等容器容易使之帶電，將這樣的被稱物放進秤盤，會因靜電效應而使天平擺動不正常出現變動性，尤其是對于高精度天平，這種現象更為顯著。因此，對于易摩擦帶電的被稱物，不宜在稱量前擦拭，擦拭后放置一段時間，使之可能的帶電釋放完畢再稱量。

⑤由于天平不清潔，稱量時帶走了盤中的灰塵或帶進灰塵，或遺留微量被稱物，改變原來兩秤盤的重量而發生零點的示值改變，呈現變動性。因此，操作時務必保持清潔，細心[2]。

對于精密天平，計量人員將手直接接觸秤盤，使手上的汗液黏附在上面，或啟動太快等等原因也會使天平出現變動性。

以上對于天平示值變動性的原因及排除方法的介紹，并非完全的。對不同的天平，需要長期實踐中摸索經驗，逐步做到對天平變動性原因有一個較全面的認識。當天平出現變動性時，要耐心、細致地進行觀察、分析采取正確的方法處置。