計量檢測中天平砝碼檢定誤差原因與控制研究

摘 要：作為技術人員開展計量檢測的輔助性工具，天平運用到實驗室中不僅可以幫助專業技術人員快速得到測量結果，而且測量結果的有效性也能得到保障。如果想要獲得更加精準的結果，則對于砝碼的檢定就非常有必要。本文主要針對砝碼檢定誤差原因進行分析，并提出提高其檢定質量的策略，希望能夠對于提升砝碼質量、提高計量檢測結果的精準性做出貢獻。

關鍵詞：計量檢測，砝碼檢定，誤差原因，控制

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.06.029

0 引 言

天平是一種測量物體重量的工具，其用途非常廣泛。在我國九年義務教育中，學生需要在初中階段接觸天平測量的操作方法：利用杠桿原理，在杠桿兩端各放置一只小盤子，一端放置已知質量砝碼，另一端放置需要被檢測的物體，當兩端平衡時代表兩端質量相同，中央的指定停止擺動并指向正中間的刻度，則可以得出物體的質量。所以，整個測量結果的準確性與砝碼質量有著很大的關系，這就需要對于砝碼進行規范性的檢定，最大程度減少誤差。

1 砝碼的材質與特性以及誤差類型概述

1.1 砝碼的材質與特性

砝碼儀器是計量檢測工作不可或缺的一部分，由于計量工作對于誤差的要求非常嚴格，相關人員在操作過程中必須要控制砝碼計量的數據準確性。在現代質量計量中，砝碼是質量量值傳遞的標準量具。質量量值以保存在法國國際計量局的鉑銥合金千克原器實物為唯一基準器。各國均將砝碼分為國家千克基準、國家千克副基準、千克工作基準，以及由千克的倍量和分量構成的工作基準組和各等工作標準砝碼。

如果砝碼發生腐蝕會對天平的精準度造成巨大影響，導致數據誤差較大，影響測量結果。由于鉻的化學性質十分穩定，不溶于強酸、強堿和硫化物，也不會與生活中的有機酸反應，工作人員通常會在不銹鋼砝碼的表面鍍一層鉻來提高砝碼的抗腐蝕性。另外，對于鑄鐵材料可在表面鍍鉻或者刷油漆的形式來起到防腐蝕的效果。

1.2 砝碼檢定誤差分類

通過對于計量過程中的各方面因素綜合考慮分析，采取有效措施確保砝碼計量時的準確性。通常來說，砝碼檢定誤差分為兩種，分別為可預見性誤差和不可預見的誤差。

可預見誤差指的是誤差發生時會有一些前兆。天平在我國有著較長的發展歷史，經過人們的不斷實踐與總結，法碼中可能會出現的問題已經有了一套系統的解決方法，試驗測量人員需要提前充分了解整個實驗的流程，這樣就可以根據經驗與理論知識成功避開一部分常規誤差。

可預見性誤差主要有兩個特點。其一，誤差有跡可循。這是可預見性誤差的常規性規律，測量人員根據其自身以往的實驗經驗以及實際理論知識的了解，可以掌握一些可預見的測量誤差，對此以往的經驗中已經總結出了一套解決措施可以直接參考，為測量人員的工作帶來了巨大便利。

1.3 不可預見的誤差

借助天平進行物體質量測量時，測量人員要利用砝碼來具體衡量物體質量，而砝碼本身精細度高且易受到多種因素的影響從而導致鑒定誤差，這往往是不可預見的，且在實驗過程中不受控制。在測量工作中對于實驗的環境因素要求極高，對于外部條件也嚴格要求，這些不可預見性因素沒有共同的特點，無法尋找其通性，測量人員在實際工作中難以根據以往經驗和實驗數據來規避這些因素，為測量實驗帶來了很大的挑戰。另外，操作人員本身操作不夠規范而導致的實驗誤差也是不可預見的，對此測量人員需要不斷強化其理論知識、不斷鍛煉其測量技能，從而在實際測量工作中減少不規范操作所帶來的誤差影響。

2 計量檢測中天平砝碼檢定出現誤差的原因

天平測量對于操作精細性要求非常高，難免存在各種原因導致測量出現誤差，如設備導致的誤差，人為因素、環境因素帶來的誤差等，只有針對這些原因進行深度分析，才能結合實際情況制定對策以提升砝碼質量檢定的準確性，給予計量檢測強有力的支持。

2.1 設備導致誤差

（1）在計量檢測中，天平砝碼是確定被檢測物體質量的唯一標準，因此砝碼的應用非常關鍵。為了便于保存、減少腐蝕，天平砝碼一般放置于特定的盒子中保存，盡管如此，依舊會產生一些無法避免的腐蝕。例如，如果將砝碼存放在潮濕的環境下，則空氣和水蒸氣會對砝碼質量產生影響。由于砝碼是由金屬制成的，容易與水和氧氣發生氧化反應，產生生銹的現象，從而改變砝碼質量產生測量誤差。測量人員在使用過程中，無法完全將砝碼與空氣隔絕，這種由于暴露在空氣中而發生的腐蝕是很難避免的[1]。

（2）為了更好地操作、檢定，目前，人們使用的天平多為等臂天平。除了等臂天平外，還存在其他類型的天平，如電子天平、不等臂天平等，使用不等臂天平檢定時，容易受天平臂不平衡、不穩定的影響而難以把握測量方向，從而導致檢定砝碼出現誤差。而天平使用過后，如果不定期做好清潔工作、定期保養，長時間不使用則會導致其準確性降低，也會影響質量檢測的結果。

2.2 人為及環境因素

在進行物體質量的測量過程中，工作人員操作不當也會引發嚴重誤差。例如，在測量中使用天平砝碼必須用鑷子等特定性工具拿取，不能用手直接拿。如果用手直接拿取，容易導致手上的汗液腐蝕砝碼。砝碼是由金屬制成，極其容易受到腐蝕，所以只要使用特定工具拿取砝碼則能有效避免誤差的產生。另外，在操作天平時，相關工作人員自身操作水平不一、手法不同，因此很容易產生由于缺乏細心、耐心、責任意識或者操作失誤而導致的誤差。

除了人為因素之外，檢測環境也會對于檢定結果產生影響。例如，對于結果準確性要求較高的計量檢測來說，空氣浮力會影響其結果，雖然空氣浮力不會對人們生產生活產生影響，但是對于檢定砝碼來說，其影響不容忽視[2]。

最后，在天平砝碼的質量鑒定過程中，嚴格的鑒定管理機制必不可少，如果鑒定工作人員沒有嚴格按照相關制度要求對計量檢測工作進行監管，也會為檢測結果造成一定程度的誤差。

3 降低計量檢測中天平砝碼檢定誤差的策略

通過對計量檢測中天平砝碼檢定出現誤差的原因進行分析可以看出來，任何方面的操作不當，都容易導致天平砝碼產生檢定誤差。誤差可以被縮小，但是無法完全避免。想要有效減少誤差，首先必須保留一定的包容性，允許一定范圍內誤差的存在，其次可以采取以下措施來更好地優化操作流程，提高砝碼檢定結果的準確性。

3.1 注重設備保存

設備問題往往會導致出現無法避免的檢定誤差，因此，做好天平與砝碼的保存管理非常重要。首先，在測量物體質量時盡量選取等臂天平，比不等臂天平測量結果更加精準、操作手法更加簡便，可以有效減少檢定誤差。其次，在設備保存時，需要相關專業人員定期對天平做好清潔、除塵工作，砝碼使用專業裝置收納，選擇干燥的環境保存，減少與空氣的接觸，避免任何腐蝕或摩擦導致砝碼質量受到影響。

3.2 提高工作人員職業素養

砝碼檢定結果的精準性很大一部分也受到操作人員影響。因此，針對相關工作人員的操作方法、流程以及天平測量職業素養，需要著重關注并進行提升。首先，可以采取強化教育的方式，組織工作人員學習砝碼檢定標準規范，提高其對于操作標準的認識，進而嚴格遵守規范并按照流程進行檢定。其次，還需要強化操作人員的責任意識，責任意識能夠提高其對于工作的重視度，增加工作中的細心與耐心，減少生理性操作失誤的情況，從而更加規范檢定砝碼流程，保障砝碼檢定的精準性。

3.3 注重砝碼檢定的監督管理

由于砝碼檢定是精細化工作，所以必須按照相關規定與流程進行才能盡可能減少誤差。但是在實際操作中，由于工作人員自身容易受到外部因素的影響，有時候無法按照標準流程進行測量。想要解決這種問題，就必須加強監督管理力度。例如，可以設置專門的管理機制或者機構，利用獎懲機制規范工作人員操作流程，安排專業人員對砝碼檢定工作進行監督巡查，重點關注工作人員的砝碼檢定工作是否存在違規、不標準行為，如果發現可給予必要的懲處措施，以此來使檢定工作更加合理、規范，增強砝碼檢定結果的準確性[3]。

3.4 加強檢定細節關注

提高砝碼檢定結果的準確性，還要處理好鑒定過程中的各種細節性問題。首先，相關工作人員完善好準備工作，從而促進測量工作的有效開展，在準備中，需要提前清潔天平并按照規定擺放，選擇絕對平穩的平面放置。其次，按照要求提前準備砝碼，檢查砝碼質量。天平測量工作難度不高，但對于細節把控要求非常高，只有從細節入手，做好一切環節優化，才能使檢定結果更加精準。

3.5 及時檢查更換砝碼

砝碼質量對于天平檢測結果的重要性不言而喻。根據研究可知，天平砝碼的檢定周期為一年，需要定期對砝碼進行維護和更新。在特殊情況下會縮短周期，例如其保存環境潮濕，會加大氧化作用的腐蝕；或者在使用中操作不當導致砝碼碰撞、跌落，都會對于砝碼質量產生影響。定期檢查砝碼并進行維護，當砝碼的使用頻次過高而影響其質量時，需要及時更換，確保計量檢測工作的真實性與有效性。要想增加砝碼的使用壽命，可以將其放置在干燥的環境下，定期保養；還要加強工作人員的操作規范性，避免因操作不當而對砝碼質量產生損壞。

4 結 語

借助天平對于物體進行質量測量，計量人員能夠得到更加直觀、準確的數據，但是失之毫厘謬以千里，必須重視對于計量檢測中天平砝碼檢定誤差原因的分析，優化砝碼檢定流程、提高操作人員職業技能、加強相關監督體制寫的完善，從而減少砝碼檢定誤差，使得檢測結果精確性有效提高。

參考文獻

柴小麗，徐曉暉，李靜，等.對計量檢測中天平砝碼檢定誤差原因與控制的思考[J].裝備維修技術，2019（3）：12+21.

邵菲.對計量檢測中天平砝碼檢定誤差原因與控制的思考[J].技術與市場，2018，25（12）：172.

方茜.計量檢測中天平砝碼誤差原因與控制[ J ] .大眾標準化，2021（11）：235-237.

作者簡介

欒克舉，本科，工程師，研究方向為計量。

（責任編輯：袁文靜）