浅谈电光分析天平的构造及其投影屏常见故障

摘  要：本文分析了电光分析天平的构造，以及在使用中，投影屏常见的几种故障以及相应的解决办法。

关键词：电光分析天平;构造;投影屏;故障。

电光分析天平在实验中常常作为质量称量的计量器具，如图所示。无论是全自动，还是半自动电光分析天平，都具有称量准确，稳定性好的特点。

1.电光分析天平具有如下构造：

1.1天平梁

天平梁是天平的主要部件，它是由质轻而坚硬、膨胀系数小的铝铜合金制成。梁上装有3个三棱形的玛瑙刀，正中间的一个称为支点刀，刀刃向下，天平启动后，它作为天平梁的支点。另外2个装在距支点刀等距离的天平梁两端，称为承重刀，刀刃向上，天平启动后，天平盘悬挂其上，3个刀刃必须完全平行，并且位于同一个水平面上。

1.2天平支柱

天平支柱是金属制作的中空圆柱，下端固定在天平底座中央，起支撑天平梁的作用。柱的上方嵌有一块玛瑙平板，用于承放支点刀。天平支柱的上部还装有能升降的托梁架，它在关闭天平时托起天平梁，使刀口脱离玛瑙板以减少磨损。天平柱的后上方装有气泡水平仪，用来指示天平位置是否水平。

1.3悬挂系统

在天平梁两端的承重刀上各悬挂一个吊耳。吊耳的上钩挂有秤盘，左盘放称量物，右盘放砝码。吊耳的下钩挂空气阻尼器。阻尼器由2个金属圆筒组成，外筒固定在天平支柱上，开口向上;内筒比外筒略小，开口向下，挂在吊耳上。两筒间隙均匀，没有摩擦，当天平梁摆动时，阻尼器的内筒上下移动，上升时阻尼器筒内形成负压，下降时阻尼器筒内形成正压，从而阻碍天平梁的摆动。使天平梁尽快趋于平衡状态，加快称量速度。同时避免剧烈振动，保护天平。

1.4机械加码装置

转动指数盘，可在天平梁右端吊耳上加10～990mg的圈码。指数盘上刻有圈码的质量，内层为10～90mg组圈码，外层为100～900mg组圈码。

1.5光学读数系统

光学读数系统包括广源、透镜、反射镜和投影屏，其作用是将指针下端的微分标尺的像放大，并映在投影屏上，可直接读出0.1～10mg以内的数值。天平箱下的调屏拉杆可将光屏在小范围内左右移动，用于细调天平的零点。

1.6盘托和升降枢

在天平秤盘下面装有盘托，使天平盘在不称量时稳定，并防止称量时天平梁倾斜过度。升降枢是天平的制动系统。它连接着托梁架、盘托和光源。开启天平时，顺时针旋转升降旋钮，托梁架下降，梁上的3个刀口与相应的玛瑙刀承接触，盘托也下降，吊耳和秤盘自由摆动，同时接通了电源，投影屏上显示出标尺的投影，天平进入工作状态。停止称量时，逆时针旋转升降旋钮，托梁架和盘托上升，天平梁和秤盘被托住，刀口与刀承分开，光源切断，天平处于休止状态。

1.7天平箱

天平箱用以保护天平不受灰尘、热源、潮湿、气流等外界条件的影响。天平箱下装有3只脚，前面2只是供调节天平水平位置的螺旋脚，后面1只脚是固定的，3只脚都放在垫脚中。天平箱有3个可以拉动的门。前门可上下拉动，供安装或调试天平时使用;两边的侧门可以前后拉动，供取放砝码和称量物之用。

1.8砝码

每台天平都附有一盒配套的砝码。为了便于称量，砝码的大小有一定的组合规律。通常采用5、2、2、1系统组合，并按固定的顺序放在砝码盒中，最大为100g，最小为1g，共9个破码。面值相同的两个破码，其实际质量可能有微小的差别，其中的一个打上标记，以示区别。为了减小称量误差，在同一实验的称量中，应尽量使用同一砝码。砝码在长期使用后，其质量或多或少会有些改变，应该隔一定时间予以校准。

2.电光分析天平也有其弊端，比如由于使用时间较长，投影屏指示会发生一些故障，常见的就有以下几种情况：

2.1接通电源，打开天平开关旋钮后，虽然天平指针摆动，但投影屏没有亮光，没有任何指示标尺。

此时，我们应检查天平的光学读数系统。首先看接通电源后，灯泡是否被点亮，如果不亮，说明光源出现故障，应更换新的灯泡。灯泡如果亮，再检查天平底座下连接光源和投影屏的金属片的接触点，如果接触点在天平打开后合在一起，投影屏不亮，很有可能是金属片的触点由于使用时间较长，表面形成氧化膜，造成接觸不良而不能导电，此情况下需用细砂布轻擦其表面，除去氧化膜即可。如果触点不能合在一起，应校正一下两个金属片，使触点吻合，并保证接触良好。

2.2在称量物品时，无论增加砝码，还是减少砝码，投影屏指示状况不变。

这种现象通常是在称量物体的某个称量范围内出现，不但投影屏指示标尺不变化，而且天平指针也不摆动。这时应检查天平的挂码系统，特别是出现故障的称量范围内的挂码。很可能是由于长时间使用，机械加码装置磨损，加码杆移动，造成砝码之间的刮碰，无法加减重量。检查出哪组加码杆上的砝码后，调整至正常状态即可。

2.3投影屏指示飘移，读数不稳。

造成这种情况的原因通常有以下几种情况：

（1）天平所在的室内环境潮湿，相对湿度大于75%。这时我们需要改变室内环境，降低湿度。天平内也更换心得干燥剂，改变潮湿条件，就能消除。

（2）天平所处室内温度不稳定，有气流扰动。这种情况，我们应设法保持天平室内温度稳定，排除气流扰动，故障也可排除。

（3）称量的物品本身具有挥发性，或者本身不清洁，粘有挥发性的物质。随着称量过程，物品质量发生变化。这时，我们要先判断是否被测物品本身具有挥发性，或者本身粘有挥发性的物质。我们要使用与被称物拼质量相同或相近的砝码代替被测物品质量，如果改用砝码称量后，指针不飘移，则说明被测物品是具有挥发性的，或被测物品粘有挥发性物质;如果改用砝码称量，指针仍飘移，则说明造成飘移的原因是其他几种情况。

（4）物品的温度与天平室内温度相差较大。这时物品本身温度变化造成质量轻微变化。此时应停止称量，静置被测物品一段时间，使物品温度与室温相同后，再进行操作。

参考文献

[1]张少勇.电光分析天平计量性能的判断和调修，安庆师范学院学报，2002年5月第8卷第2期：57-59。

[2]李占宏，柳建明.JJG98-2006机械天平，中国计量出版社，2006。

[3]赵锦利，电子天平的原理及使用中的故障分析与排除，科学学报，2010（5）：23

作者简介：闫大鹏，男，工程师。