計量檢定中砝碼誤差與控制措施研究

李守芳

（全椒縣市場監督檢驗所，安徽滁州 239500）

0.引言

針對天平砝碼等檢定工具的重要輔助工具，國家的相關規定對天平砝碼檢定工作確立了特殊的規定，并明確了砝碼質量檢定的周期和方式，以具體科學的標準為規范、精確地使用砝碼工具提供了標準參考。在具體實驗或者工業生產的過程中，如果砝碼的質量發生變化，其將對結果產生巨大的影響，甚至造成嚴重的實驗或者生產事故。在實踐中，影響砝碼質量精確度的因素有很多，其往往由操作人員、設備或者環境因素等造成，其誤差有時是可預見性的，有時難以預見，對此必須做好針對性的檢定工作，定制開展檢測，從而控制好砝碼的質量，保證檢測準確性。本文對計量檢定中常見的砝碼誤差種類進行了分類介紹，并探究其原因，提出了詳細的解決措施。

1.計量檢定中常見砝碼誤差種類

受到各種復雜因素的限制，在具體的實驗過程中砝碼的檢定準確度會受到一定影響，由此還會導致各種誤差，常見的檢定誤差主要有可預見性誤差和不可預見性誤差2種。通過實驗經驗積累測量人員能夠利用一些常見的測量工具分析并記錄誤差。由此，在具體的實驗過程中測量能夠對可能出現的誤差有一個初步的了解和認識，并在操作過程中盡量避免誤差，而對于不可預見的誤差，實驗人員難以預料，且誤差出現的原因可能由實驗人員導致，也可能由設備、環境因素導致。同一個實驗在多次測量的過程中也可能出現各種難以預測的誤差，對此，必須做好對砝碼的計量檢定工作，將誤差影響程度降到最低水平。

就可預見性誤差來看，其最明顯的特點就是有章可循，有經驗的實驗人員能夠有效規避。如測量人員通過反復實驗和檢定，可以將一些常見的誤差種類和造成原因記錄進實驗手冊中。實驗人員在實驗之前有一個充分的資料查閱過程，其能夠汲取前輩的經驗，事先了解可能出現的誤差并作出應對。在參考實驗手冊經驗記錄的基礎上，砝碼檢定工作的準確度不斷提高。在檢定砝碼的過程中，天平工具自身的不平衡很容易造成數據誤差，如兩臂不平衡，而解決這種不平衡的方法非常簡單，實驗人員在開展實驗測量前需要對天平兩臂的平衡進行觀察，只有在保證兩臂平衡的基礎上才會開展后續的測量工作，由此可以有效解決測量不準確的問題。由此可以發現，可預見性誤差往往具有穩定性[1]，其出現的頻率較高，誤差原因也較為簡單，且實驗人員手工操作天平會受到各種因素的影響，雖然砝碼會出現問題。但是測量人員和測量工具本身就存在一個誤差值，而這個誤差值往往會被納入影響實驗測量結果的參考因素之中，檢測人員就會在嚴格按照標準開展測量操作，避免出現誤差。

在開展實驗測量的過程中還有各種難以預料的因素會影響實驗的結果和測量的精準度，并導致數據誤差。而使用天平工具開展測量實驗本身就會受到周圍環境因素的影響。且不可預見性誤差的發生頻率往往較低，實驗人員對此種誤差的認識不足，缺乏相關的處理經驗。且不可預見性誤差的種類十分多樣，既沒有相同的特性也沒有發生規律，導致實驗人員難以運用自身的經驗解決，砝碼檢定工作的難度進一步提高。對此，實驗人員必須對不可預見性誤差有一定的心理準備，并在準確排查誤差種類的基礎上尋求相應的解決措施，在排除人為和設備因素的基礎上進一步減小實驗環境和其他因素對測量精準度的負面影響[2]。

2.砝碼計量檢定的誤差原因分析

2.1 人為誤差

在砝碼計量檢定工作中最常見的誤差成因就是人為因素。在具體的測量操作過程中，實驗人員會對砝碼的質量進行檢定，且讀取測量數值工作是由實驗人員肉眼觀察，這就導致誤差值的出現。受到測量動作和心理等多方面的影響，實驗操作人員的測量操作會對實際數值產生一定影響，如肉眼讀取時產生的偏差未按實驗步驟開展工具檢驗造成的誤差，操作時將手部汗液殘留在砝碼上改變砝碼的質量從而對實驗結果產生影響等。同時，針對一些精細化的實驗操作來說，由于實驗步驟復雜煩瑣，一旦實驗操作人員未嚴格按照相關的實驗規范和方法對操作進行約束、對工具進行檢驗，就會導致數據出現偏差。除此之外，在開展砝碼檢定工作時，如果操作人員違規操作或未給予足夠的重視，就會影響砝碼檢定工作的準確性，最終導致實驗失敗或者其他更嚴重的后果。為了規范實驗操作，必須充分重視人的作用，在規范工作步驟的基礎上加強培訓，進一步降低人為因素的影響。

2.2 裝置誤差因素

受到時間、空間、裝置擺放位置、收納方法的影響，計量器具的擺放位置會發生巨大的變化，而這也會導致砝碼檢定裝置出現一定的誤差，出現數據不準確的現象。如實驗臺面不夠平整，天平裝置未處于兩臂平衡的水平位置，后期在測量砝碼時就會導致誤差出現。同時，在實踐操作中，測量砝碼質量的檢測工具十分多樣，如電子天平、等臂天平、不等臂天平等，如果天平沒有保持平衡，砝碼計量檢定工作就會出現差錯。而對于不同的測量工具來說，其使用方法和步驟存在巨大的差異，如果實驗測量人員無法準確把握各種天平計量工作的調試和使用方法，在測量砝碼質量時就會出現各種問題。而針對天平工具的后期保養工作也會影響其平衡性，如過度使用造成的兩臂不平衡、清潔天平導致天平臂身摩擦，從而影響其平衡。另外，砝碼本身也會出現一些問題，如部分實驗室的砝碼使用時間較長，經過長期的實驗使用其會有一定的磨損，表面附著的污漬物質也會導致砝碼的質量發生偏差。

2.3 環境誤差因素

環境影響十分常見，同時難以消除，其造成的一般是不可預見性的誤差。具體而言，溫度和濕度會給砝碼檢定工作造成影響。從溫度因素來看，由于季節和天氣變化，實驗室內部的溫度變化較大，而砝碼物體表面吸附的物質量和間接空氣密度都會發生一定的變化，同時，天平本身也會受到溫度的影響，其兩臂的平衡狀態在不同的溫度環境中會發生微妙的變化，天平本身的誤差值在不同的溫度環境中也會存在一定的差異。而濕度主要表現為實驗室內空氣的潮濕程度和水蒸氣的含量。在相對濕度較小時，實驗室內的空氣越干燥，而相對濕度越大，空氣越濕潤，在不同的天氣和季節影響下，實驗室內濕度不斷發生變化，而砝碼表面的水分子含量和水分子厚度也會發生變化，其會影響砝碼本身的結構和質量，也可能附著在其上面對檢測結果產生影響。

2.4 管理誤差

操作人員操作、設備問題和環境變化會對砝碼計量檢定工作造成一定的誤差影響，而管理也是不容忽視的影響因素之一。在實踐操作中，實驗人員需要嚴格按照相應的工作流程和操作步驟展開檢測工作，如果其未嚴格按照步驟進行操作，或是在操作過程中忽視各種可能導致誤差的因素，就會導致誤差值出現。從大部分檢定工作的管理現狀來看，其管理手段缺失、監管機制建設不完善等都是導致誤差出現的重要原因。受到各種主客觀因素的影響，操作人員未能嚴格、規范地開展計量檢定工作，而管理層又缺乏相應的監督和懲罰機制，就會導致誤差出現。在嚴格規范人員操作行為、盡可能減小環境對測量結果的影響的基礎上，還要定期檢查和更換檢定設備，以優化砝碼檢定工作，避免出現各類違規操作的行為，控制好各種負面影響因素[3]。

3.誤差的控制措施

3.1 加強設備管理工作

設備因素是導致砝碼檢定誤差的一大重要因素，對此，為了將誤差值控制在一個合理的范圍內，必須做好設備管理工作，不斷提高對測量設備和工具的管理效率。首先，要加強對設備環境的管理和控制工作。在充分考察各類設備的特性和保存放置要求的基礎上進行專業的存放管理，并定期對天平、鑷子等常見的工具進行檢查，對其質量、精準度和設備磨損情況進行校驗，及時修復或者更換有問題的設備。其次，要做好對設備的校準工作。將設備調試在一個平衡、準確的基礎水平狀態是保證砝碼計量檢定數據準確真實的最根本措施，無論是將設備進行長時間的封存保護還是使用設備、使用長時間閑置的設備，都要堅持對其進行調整和檢驗，對在靜置時的狀態進行考核，尤其是針對電子天平、等臂天平等設備，只有天平的兩臂保持在一個機械平衡的狀態，測量的數據才會更加準確真實。三是要避免設備受到濕度、溫度和電磁氣流等因素的影響，對特殊的器材應當加強管理并定期進行檢查。

3.2 完善計量檢定的基礎工作

在開展針對砝碼的計量檢定工作之前，要開展相應的基礎準備工作，針對新時代計量檢定工作的實際需求，要堅持完善和優化計量檢定的基礎工作。要做好清潔和擺放天平工作，操作員工要經常擦拭天平，做好對設備的檢驗和清潔工作，將各種粉塵和纖維處理干凈，并將天平擺放在平整的水平臺面上，從而保證天平器具的穩定性。

3.3 消除誤差影響因素

面臨各種誤差因素的影響，在開展計量檢定工作之前就要對設備進行檢查和調試，從而保證相關操作的精確度。一是要堅持對天平兩臂的平衡狀態、示值、標尺分度等進行檢查，再對砝碼進行檢查，以避免出現檢定誤差，同時，為了消除環境中溫度和濕度對檢定工作的負面影響，可以為實驗室配備空調、溫度計和濕度計等設備，對檢定環境的溫度和濕度進行檢查，并將其可能產生的數據偏差加入到具體的參考因素中，有效控制和消除各類誤差影響因素。二是要將實驗室布置為溫度和濕度變化較小、避光的場所，避免外部光照等因素影響砝碼的質量。同時還要堅持開展周期性的檢查工作，積極按照相應的實驗室建設和維護標準對相關的環境因素進行控制和檢查。三是在開展砝碼檢定的實踐過程中，還要堅持對檢定人員進行監督和培訓，嚴格按照各類實驗標準檢定砝碼的質量，在規范操作的基礎上有效消除人為因素的影響，從而提高檢定工作質量。

3.4 通過準確測量和精確計算減少誤差

為保證計量檢定結果的準確性，還要通過精細化的測量和計算工作來減小誤差值。在測量過程中要對砝碼的體積值和密度等進行檢查，并對其進行質量值的浮力修正工作。如在修正空氣浮力時，要嚴格依照相關的實驗規范來測量環境中的自然溫度、空氣濕度和壓力參數等，從而精確計算出空氣的密度值，避免砝碼出現檢定誤差。在計算的過程中，實驗人員要充分考慮到各種影響因素并將其納入到計算中，實現精確計算。

3.5 加強對人員的培訓和監督

實驗人員的操作也會對測量結果造成影響，對此，必須按照國家計量檢定工作的相關規范和程序對人員進行培訓，并開展相應的監督工作，以定期考核評價的形式規范其實踐操作。一方面，要加強對操作人員專業技能和職業素養的培訓，定期開展學習活動，讓操作人員對各種可能出現的誤差和問題形成初步的認識，并掌握相應的解決辦法，以在具體的操作過程中有效消除各類負面因素的不良影響。通過上崗培訓、定期培訓學習和職業道德教育，工作員工對自己的工作職責有了更深入的認識，對細節性操作失誤的關注度不斷提高，也嚴格遵守國家的相關規定，工作效率大幅提升。另一方面，要加強定期考核監督工作。考核人員堅持從工作細節和日常監督出發，在考核工作人員的日常操作的基礎上對其職業素養、誤差解決等進行考察，并按照相應的激勵標準對工作表現好的員工予以獎勵，從而充分激發工作人員的積極性，在日常工作中認真開展計量檢定工作。同時定期的考核和監督也能避免工作員工玩忽職守、違背職業道德和違規操作等現象。

4.結語

導致天平測量不準確的原因有很多，其中砝碼質量變化造成的誤差最為明顯，而通過詳細的實驗和檢定分析，我們可以得知人為操作、設備因素和測量環境等都會對砝碼計量檢定的精確度造成一定負面影響。對此，為了保障準確開展測量工作，必須開展好砝碼計量檢定工作，從而為后期工作實踐提供參考。在嚴格全面的國家規定的引導下，工作人員嚴格按照相關的測量規程和順序開展計量檢定工作，逐步排除各類影響砝碼計量準確性的因素，為提高砝碼計量檢定工作的準確性提供良好的測量環境，并以針對性的措施解決各類問題，保證穩定、精準開展砝碼計量檢定工作。