高精度电子天平的精确测量

2020-11-27单拓

商品与质量 2020年6期

单拓

黑龙江省大庆市质量技术监督检验检测中心黑龙江大庆 163311

高精度电子天平主要是指分度值小于0.000lg，要想保证天平称量的准确度就必须使用性能较高的天平，而且操作过程也十分有必要有高要求，有的时候操作者没有注意到周边温度、气流等环境的变化，导致测量结果出现误差，所以说测量之前必须要做好准备工作。

1 电子天平的含义及工作原理

人们将通过电磁力平衡被称物体重力的天平称为是电子天平，其所展现出的特征在于称量结果的准确性比较强，显示速度比较快，且示数比较清晰，并且具备自动检测系统，自动校准装置和超载保护装置是较为简单便捷的。电子天平一般用来对物体的质量进行称量，电子天平可以划分为应变式传感器、电容式传感器以及电磁平衡式传感器等几种类型，应变式传感器结构相对来说比较简单，造价也比较低，但是精度却是比较有限的。在2009年以前，电子天平在实际应用的过程中，难以对精度做出保证，电容式传感器电子天平的称量速度比较快，性价比比较高，但是难以对称量结果的准确性做出保证；使用电磁平衡传感器的电子天平，其所展现出的特征是称量准确性及可靠性比较强，显示速度比较快并且具备自动检测系统，加装自动校准装置以及超载保护装置，以此为基础对电子天平称量结果的准确性做出一定的保证[1]。

2 高精度电子天平的精确测量措施

2.1 天平的安装环境

JJG1036-2008《电子天平检定规程》规定，天平须安装在洁净、无尘、无强气流、无震动及无强电磁场的环境中，天平室内温度恒定。高精度电子天平，安装环境必须严格按要求来选择和布置。实验室需选择在距离公路、铁路等震源50米以外的地方，区间内没有强电磁场。实验室只拥有一处出入口，不能共用或作为通道。天平不能靠近窗户，因为太阳照射产生的热空气对流会有很强的气涡流，对天平的计量性能将产生很大的影响。天平最佳的安放位置应设在房屋墙角，结构坚固、震动最小。购置的专业防震台，或搭建的操作台应使墙面和实验台留有10cm的距离，减少环境的震动对天平造成的影响。采用移动门，实验室为恒温恒湿实验室，使用的空调和恒湿器，出风口不能直接对着天平，避免空气流动影响。选择人工光线照明，使用荧光灯，灯具不能离天平太近，防止热辐射对天平的干扰[2]。

2.2 电子天平在称量前的预热

高精度电子天平主要是通过电磁力平衡传感器来实现压力转换的，所以电子天平的性能高低与设备的磁通有直接的关系，而温度对电子天平的磁通也有一定的关联。如果高精度电子天平在使用前没有预热，这将导致电子天平的磁通量在测量过程中随着天平内部温度的升高而发生变化，进而导致流经线圈的电流减小，最终导致称重测量发生变化。因此，高精度电子天平称量准确度的保证的前提就是在称重之前，必须充分预热。从通电预热开始的一段时间内，天平有时会表现出越来越大和缓慢的变化，即单向漂移。只有当天平完全预热时，磁缸才能达到热平衡，真正的平衡是要在这种变化的过程就结束之后才能达到。一般情况高精度电子天平一旦通电，就表示天平进入了预热阶段，即使显示器上没有显示。电子天平上的“开/关”按钮只是一个开关显示。对于经常称重的天平，建议不要拔掉电源，让电子天平随着温度变化自动预热，长期处于预热状态下的电子天平称重准确性高，特别是对于高精度的天平。如果条件允许，长期持续供电，始终保持天平提前预热状态，这也是一个因素，以确保称重值是准确的。

2.3 电子天平的计量和检定

电子天平在使用过程必须操作规范。使用前将电子天平水平放置，观察气泡是否居中，同时进行相应调节。称量前做好通电预热，以确保热度均衡。同时，做好电子天平的预压，即多次砝码测试。此外，还需对电子天平的精准度进行测试并校准。相较于传统的天平，电子天平具有计量精度高、灵敏度好等特点。为确保电子天平计量的准确性及相关参数的可靠性，要求依据国家相关规程对电子天平进行计量检定[3]。对电子天平的计量检定通常需要检定其灵敏度、鉴别力、最大允许误差和四角误差等。同时，还需对电子天平的重复性能及配衡功能进行检定。

2.4 天平的校准

高精度电子天平采用电磁力平衡传感器，采用电磁力与重力相平衡原理来测量物体质量，测量结果与重力加速度相关，重力加速度的大小与天平所处的海拔高度相关。天平位置的变化引起海拔高度变化，是天平校准原因。天平的校准是通过空载和加载对应的标准砝码，记录下天平各点的平衡电流值。称量样品时，运用空载和标准砝码各点平衡电流值，通过校准技术，运算出称量物的质量。在不同的环境和条件下，天平表征平衡电流值是不相同的。理论上，工作中天平环境或者自身都是变化的。为保证平衡电流值能随外部环境和自身的变化而改变，天平必须严格实行日常校准。高精度电子天平拥有高灵敏度的特性，实际分度值极其微小，有0.01mg的，甚至更小，对环境或者自身的变化极为敏感，所以高精度电子天平的日常校准更为重要。校准的频率，可根据环境变化和实际工作来判定，比如工作实验中需要长时间的大量重复称量时，期间需要再次校准天平。