机械天平的常见故障与排除方法

2021-01-28

探索科学(学术版) 2020年7期

绥滨县检验检测中心黑龙江绥滨 156200

前言

在实际的日常使用中,电子天平可能会出现因电量过少、放置的位置不是完全水平而影响称重数据异常的现象。人们大多数情况下还是选择使用机械天平。客观来说,机械天平受到外界环境影响较小,但是在某些情况下仍然需要对机械天平的计量性能进行调整。

1 关于机械天平的简介

1.1 天平的定义及分类从狭义上说,天平是指普通的等臂天平,杠杆两端长度相同,当天平处于水平时,两端质量相同。但天平的原理从发明到使用,一直到现在都有很多方面的应用,但从广义上说,天平不仅仅是一种等臂天平,而是一种利用杠杆的平衡原理,制作的等臂天平和等臂天平。这种测量工具在生产和科研实验中得到了广泛的应用,在我们的日常生活中起到了很大的作用。但由于从天平生产出来后,必然会出现一定的误差,再加上人的操作不规范,最终得到的测量数据必然会有误差。有些情况下,对测量物体质量的要求比较严格,因此对操作者的要求也比较高。电光分析仪是应用于化学分析和化学药品称重的高精度天平。与检定天平相比,这类天平精度更高,测量更敏感。将分析天平按称重范围和最小分度值划分,可分为常量、半微量、微量和超微量天平。另外,对精密物品的称重多采用精密天平,称重精度最高可达101-106,与前三种天平相比,普通天平使用频率更高,同时普通天平的称重误差更大,操作要求更低,能满足日常生活需求。

1.2 机械天平的基本性能所谓天平的基本性能,就是指天平的稳定性、灵敏度、准确度以及指示值的不变性。简言之,平衡的稳定性就是当平衡受到外界影响时,使机械平衡恢复到精确数值的能力。在一定程度上,机械天平的稳定性说明了机械天平的性能。称的灵敏性是指,能使称称产生示数反应的物体的质量。天平的质量越小,灵敏性就越高,质量越小,灵敏性就越差。对天平的基本要求天平的正确性是用来衡量生产天平的制作水平,其标准是天平双臂的比例是否恒定、正确。两臂都有正确的比例尺系数,说明了天平是正确的。当同一物体在一天内测量多次时,天平的示值不变量就会产生误差,这种误差越小,说明天平的示值不变量越好。

1.3 机械天平的常见故障从以上可以看出,机械天平的基本性能是衡量天平性能的一个重要指标,同时机械天平的这些基本性能也会对计量性能产生很大影响。由于人员使用不当或维护不当等原因,造成天平在日常使用过程中出现变形、变形等现象,可能会对测量性能产生影响。假如是在某些对精度要求非常严格的场合,有可能因天平误差而产生不可估量的后果,造成不必要的损失。引起平衡失调的原因很多,大多数是由于平衡装置内部结构发生了变形而引起的。第一,重力因素可引起内部形变,空气中的水分可使天平的金属结构产生锈蚀,同样会造成形变测量误差。

2 机械天平计量故障及调整方法

2.1 因重力产生误差的调整策略重力是影响机械天平测量精度的一个重要因素。在理论上,重力的影响主要是由于机械天平的中心与重心不能完全吻合所致。可能存在两种情况:随遇而安的平衡状态和不稳定的平衡状态。随遇而安是指放置物品时,天平的重心始终与天平的重心相吻合,这是一种理想状态,在实际测量中基本上是不可能出现的。一般而言,再实际测量的天平大多处于不稳定平衡状态。这样情况下的平衡是一种不稳定的平衡,只要外界条件稍有变化,就会使机械天平的两只手臂倾斜得更大。其原因在于天平的重心与中心不重合,从而严重影响了机械天平的稳定性和灵敏度。在平衡失调的情况下,应采用适当的校正方法。在天平的高处,首先要放一个较轻的砝码,使天平的高处产生较小的倾斜。如果存在一个加速过程,观察天平两臂倾斜的过程,则说明引起倾斜的原因是重心过高。这时,应调整天平的位置,重新检查,当倾速达到较平缓时,则天平的重心与中心重合,基本消除由重力因素引起的测量误差。

2.2 因结构原因的误差调整策略假如重力因素是环境因素造成的,那么由结构引起的天平计量性能的影响就是内部因素。于是结构因素就是内在因素引起的对天平计量性能的影响。在天平的结构上,变形主要影响的是两个力点和一个支点之间的相对位置,它们之间的相对位置会发生变化,从而使用天平称量时,物体、砝码与天平的支撑力之间的合力不能中和,从而不能很好地达到平衡。因此直接影响到称重的准确性。每天的使用过程中,由于天平的放置与维护不到位,天平会发生不可逆形变,影响天平的称重性能。检验这一变形的方法是利用天平的基本特性,即由两个力点和一个支点组成的三角形来判定。从理论上讲,得到的三角形应该是等腰三角形或三点共线,但由于生产过程中的误差,在实际生产中并没有完全的等腰三角形和三点共线。三角的顶点与天平的重心有某种关联。当三角形的顶点在上端时,当称重物体质量增加时,重心将继续下降;反之,当顶点在下端时,重心将继续上升。事实上,结构因素也是通过天平重心对天平计量性能的影响。如发生结构错误,应及时到专业部门维修,以免影响正常使用,造成不必要的后果。

2.3 避免灰尘及锈斑造成的误差在天平的使用过程中,由于金属部件的老化,会被氧气氧化从而产生铁锈,造成部件原有的功能丧失或者灵敏度下降,会导致天平的计量性能下降。除此之外,由于使用环境的清洁得不到保障,通常会暴露在多灰尘多杂质的环境中,空气中的杂质、油脂、尘埃等细小颗粒会富集在天平的零部件上,日积月累会改变零部件的重量,进而使得天平的计量功能不准确,造成计量性能的下降。为了避免或者减少这种因素造成的天平故障,应当对使用中的天平进行清洁维护。在定期对天平进行维护后,能够对天平部件表面的灰尘及锈迹进行及时的清理,避免造成部件重量的变化。此外还可以使用专用的铁锈清洗剂,对铁锈较多的天平进行彻底清理可以提升机械天平的精度,保证天平称量的准确性。