计量检定中砝码误差与控制措施研究

李守芳

（全椒县市场监督检验所，安徽滁州 239500）

0.引言

针对天平砝码等检定工具的重要辅助工具，国家的相关规定对天平砝码检定工作确立了特殊的规定，并明确了砝码质量检定的周期和方式，以具体科学的标准为规范、精确地使用砝码工具提供了标准参考。在具体实验或者工业生产的过程中，如果砝码的质量发生变化，其将对结果产生巨大的影响，甚至造成严重的实验或者生产事故。在实践中，影响砝码质量精确度的因素有很多，其往往由操作人员、设备或者环境因素等造成，其误差有时是可预见性的，有时难以预见，对此必须做好针对性的检定工作，定制开展检测，从而控制好砝码的质量，保证检测准确性。本文对计量检定中常见的砝码误差种类进行了分类介绍，并探究其原因，提出了详细的解决措施。

1.计量检定中常见砝码误差种类

受到各种复杂因素的限制，在具体的实验过程中砝码的检定准确度会受到一定影响，由此还会导致各种误差，常见的检定误差主要有可预见性误差和不可预见性误差2种。通过实验经验积累测量人员能够利用一些常见的测量工具分析并记录误差。由此，在具体的实验过程中测量能够对可能出现的误差有一个初步的了解和认识，并在操作过程中尽量避免误差，而对于不可预见的误差，实验人员难以预料，且误差出现的原因可能由实验人员导致，也可能由设备、环境因素导致。同一个实验在多次测量的过程中也可能出现各种难以预测的误差，对此，必须做好对砝码的计量检定工作，将误差影响程度降到最低水平。

就可预见性误差来看，其最明显的特点就是有章可循，有经验的实验人员能够有效规避。如测量人员通过反复实验和检定，可以将一些常见的误差种类和造成原因记录进实验手册中。实验人员在实验之前有一个充分的资料查阅过程，其能够汲取前辈的经验，事先了解可能出现的误差并作出应对。在参考实验手册经验记录的基础上，砝码检定工作的准确度不断提高。在检定砝码的过程中，天平工具自身的不平衡很容易造成数据误差，如两臂不平衡，而解决这种不平衡的方法非常简单，实验人员在开展实验测量前需要对天平两臂的平衡进行观察，只有在保证两臂平衡的基础上才会开展后续的测量工作，由此可以有效解决测量不准确的问题。由此可以发现，可预见性误差往往具有稳定性[1]，其出现的频率较高，误差原因也较为简单，且实验人员手工操作天平会受到各种因素的影响，虽然砝码会出现问题。但是测量人员和测量工具本身就存在一个误差值，而这个误差值往往会被纳入影响实验测量结果的参考因素之中，检测人员就会在严格按照标准开展测量操作，避免出现误差。

在开展实验测量的过程中还有各种难以预料的因素会影响实验的结果和测量的精准度，并导致数据误差。而使用天平工具开展测量实验本身就会受到周围环境因素的影响。且不可预见性误差的发生频率往往较低，实验人员对此种误差的认识不足，缺乏相关的处理经验。且不可预见性误差的种类十分多样，既没有相同的特性也没有发生规律，导致实验人员难以运用自身的经验解决，砝码检定工作的难度进一步提高。对此，实验人员必须对不可预见性误差有一定的心理准备，并在准确排查误差种类的基础上寻求相应的解决措施，在排除人为和设备因素的基础上进一步减小实验环境和其他因素对测量精准度的负面影响[2]。

2.砝码计量检定的误差原因分析

2.1 人为误差

在砝码计量检定工作中最常见的误差成因就是人为因素。在具体的测量操作过程中，实验人员会对砝码的质量进行检定，且读取测量数值工作是由实验人员肉眼观察，这就导致误差值的出现。受到测量动作和心理等多方面的影响，实验操作人员的测量操作会对实际数值产生一定影响，如肉眼读取时产生的偏差未按实验步骤开展工具检验造成的误差，操作时将手部汗液残留在砝码上改变砝码的质量从而对实验结果产生影响等。同时，针对一些精细化的实验操作来说，由于实验步骤复杂烦琐，一旦实验操作人员未严格按照相关的实验规范和方法对操作进行约束、对工具进行检验，就会导致数据出现偏差。除此之外，在开展砝码检定工作时，如果操作人员违规操作或未给予足够的重视，就会影响砝码检定工作的准确性，最终导致实验失败或者其他更严重的后果。为了规范实验操作，必须充分重视人的作用，在规范工作步骤的基础上加强培训，进一步降低人为因素的影响。

2.2 装置误差因素

受到时间、空间、装置摆放位置、收纳方法的影响，计量器具的摆放位置会发生巨大的变化，而这也会导致砝码检定装置出现一定的误差，出现数据不准确的现象。如实验台面不够平整，天平装置未处于两臂平衡的水平位置，后期在测量砝码时就会导致误差出现。同时，在实践操作中，测量砝码质量的检测工具十分多样，如电子天平、等臂天平、不等臂天平等，如果天平没有保持平衡，砝码计量检定工作就会出现差错。而对于不同的测量工具来说，其使用方法和步骤存在巨大的差异，如果实验测量人员无法准确把握各种天平计量工作的调试和使用方法，在测量砝码质量时就会出现各种问题。而针对天平工具的后期保养工作也会影响其平衡性，如过度使用造成的两臂不平衡、清洁天平导致天平臂身摩擦，从而影响其平衡。另外，砝码本身也会出现一些问题，如部分实验室的砝码使用时间较长，经过长期的实验使用其会有一定的磨损，表面附着的污渍物质也会导致砝码的质量发生偏差。

2.3 环境误差因素

环境影响十分常见，同时难以消除，其造成的一般是不可预见性的误差。具体而言，温度和湿度会给砝码检定工作造成影响。从温度因素来看，由于季节和天气变化，实验室内部的温度变化较大，而砝码物体表面吸附的物质量和间接空气密度都会发生一定的变化，同时，天平本身也会受到温度的影响，其两臂的平衡状态在不同的温度环境中会发生微妙的变化，天平本身的误差值在不同的温度环境中也会存在一定的差异。而湿度主要表现为实验室内空气的潮湿程度和水蒸气的含量。在相对湿度较小时，实验室内的空气越干燥，而相对湿度越大，空气越湿润，在不同的天气和季节影响下，实验室内湿度不断发生变化，而砝码表面的水分子含量和水分子厚度也会发生变化，其会影响砝码本身的结构和质量，也可能附着在其上面对检测结果产生影响。

2.4 管理误差

操作人员操作、设备问题和环境变化会对砝码计量检定工作造成一定的误差影响，而管理也是不容忽视的影响因素之一。在实践操作中，实验人员需要严格按照相应的工作流程和操作步骤展开检测工作，如果其未严格按照步骤进行操作，或是在操作过程中忽视各种可能导致误差的因素，就会导致误差值出现。从大部分检定工作的管理现状来看，其管理手段缺失、监管机制建设不完善等都是导致误差出现的重要原因。受到各种主客观因素的影响，操作人员未能严格、规范地开展计量检定工作，而管理层又缺乏相应的监督和惩罚机制，就会导致误差出现。在严格规范人员操作行为、尽可能减小环境对测量结果的影响的基础上，还要定期检查和更换检定设备，以优化砝码检定工作，避免出现各类违规操作的行为，控制好各种负面影响因素[3]。

3.误差的控制措施

3.1 加强设备管理工作

设备因素是导致砝码检定误差的一大重要因素，对此，为了将误差值控制在一个合理的范围内，必须做好设备管理工作，不断提高对测量设备和工具的管理效率。首先，要加强对设备环境的管理和控制工作。在充分考察各类设备的特性和保存放置要求的基础上进行专业的存放管理，并定期对天平、镊子等常见的工具进行检查，对其质量、精准度和设备磨损情况进行校验，及时修复或者更换有问题的设备。其次，要做好对设备的校准工作。将设备调试在一个平衡、准确的基础水平状态是保证砝码计量检定数据准确真实的最根本措施，无论是将设备进行长时间的封存保护还是使用设备、使用长时间闲置的设备，都要坚持对其进行调整和检验，对在静置时的状态进行考核，尤其是针对电子天平、等臂天平等设备，只有天平的两臂保持在一个机械平衡的状态，测量的数据才会更加准确真实。三是要避免设备受到湿度、温度和电磁气流等因素的影响，对特殊的器材应当加强管理并定期进行检查。

3.2 完善计量检定的基础工作

在开展针对砝码的计量检定工作之前，要开展相应的基础准备工作，针对新时代计量检定工作的实际需求，要坚持完善和优化计量检定的基础工作。要做好清洁和摆放天平工作，操作员工要经常擦拭天平，做好对设备的检验和清洁工作，将各种粉尘和纤维处理干净，并将天平摆放在平整的水平台面上，从而保证天平器具的稳定性。

3.3 消除误差影响因素

面临各种误差因素的影响，在开展计量检定工作之前就要对设备进行检查和调试，从而保证相关操作的精确度。一是要坚持对天平两臂的平衡状态、示值、标尺分度等进行检查，再对砝码进行检查，以避免出现检定误差，同时，为了消除环境中温度和湿度对检定工作的负面影响，可以为实验室配备空调、温度计和湿度计等设备，对检定环境的温度和湿度进行检查，并将其可能产生的数据偏差加入到具体的参考因素中，有效控制和消除各类误差影响因素。二是要将实验室布置为温度和湿度变化较小、避光的场所，避免外部光照等因素影响砝码的质量。同时还要坚持开展周期性的检查工作，积极按照相应的实验室建设和维护标准对相关的环境因素进行控制和检查。三是在开展砝码检定的实践过程中，还要坚持对检定人员进行监督和培训，严格按照各类实验标准检定砝码的质量，在规范操作的基础上有效消除人为因素的影响，从而提高检定工作质量。

3.4 通过准确测量和精确计算减少误差

为保证计量检定结果的准确性，还要通过精细化的测量和计算工作来减小误差值。在测量过程中要对砝码的体积值和密度等进行检查，并对其进行质量值的浮力修正工作。如在修正空气浮力时，要严格依照相关的实验规范来测量环境中的自然温度、空气湿度和压力参数等，从而精确计算出空气的密度值，避免砝码出现检定误差。在计算的过程中，实验人员要充分考虑到各种影响因素并将其纳入到计算中，实现精确计算。

3.5 加强对人员的培训和监督

实验人员的操作也会对测量结果造成影响，对此，必须按照国家计量检定工作的相关规范和程序对人员进行培训，并开展相应的监督工作，以定期考核评价的形式规范其实践操作。一方面，要加强对操作人员专业技能和职业素养的培训，定期开展学习活动，让操作人员对各种可能出现的误差和问题形成初步的认识，并掌握相应的解决办法，以在具体的操作过程中有效消除各类负面因素的不良影响。通过上岗培训、定期培训学习和职业道德教育，工作员工对自己的工作职责有了更深入的认识，对细节性操作失误的关注度不断提高，也严格遵守国家的相关规定，工作效率大幅提升。另一方面，要加强定期考核监督工作。考核人员坚持从工作细节和日常监督出发，在考核工作人员的日常操作的基础上对其职业素养、误差解决等进行考察，并按照相应的激励标准对工作表现好的员工予以奖励，从而充分激发工作人员的积极性，在日常工作中认真开展计量检定工作。同时定期的考核和监督也能避免工作员工玩忽职守、违背职业道德和违规操作等现象。

4.结语

导致天平测量不准确的原因有很多，其中砝码质量变化造成的误差最为明显，而通过详细的实验和检定分析，我们可以得知人为操作、设备因素和测量环境等都会对砝码计量检定的精确度造成一定负面影响。对此，为了保障准确开展测量工作，必须开展好砝码计量检定工作，从而为后期工作实践提供参考。在严格全面的国家规定的引导下，工作人员严格按照相关的测量规程和顺序开展计量检定工作，逐步排除各类影响砝码计量准确性的因素，为提高砝码计量检定工作的准确性提供良好的测量环境，并以针对性的措施解决各类问题，保证稳定、精准开展砝码计量检定工作。