计量检测中天平砝码检定误差原因与控制研究

摘 要：作为技术人员开展计量检测的辅助性工具，天平运用到实验室中不仅可以帮助专业技术人员快速得到测量结果，而且测量结果的有效性也能得到保障。如果想要获得更加精准的结果，则对于砝码的检定就非常有必要。本文主要针对砝码检定误差原因进行分析，并提出提高其检定质量的策略，希望能够对于提升砝码质量、提高计量检测结果的精准性做出贡献。

关键词：计量检测，砝码检定，误差原因，控制

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

0 引 言

天平是一种测量物体重量的工具，其用途非常广泛。在我国九年义务教育中，学生需要在初中阶段接触天平测量的操作方法：利用杠杆原理，在杠杆两端各放置一只小盘子，一端放置已知质量砝码，另一端放置需要被检测的物体，当两端平衡时代表两端质量相同，中央的指定停止摆动并指向正中间的刻度，则可以得出物体的质量。所以，整个测量结果的准确性与砝码质量有着很大的关系，这就需要对于砝码进行规范性的检定，最大程度减少误差。

1 砝码的材质与特性以及误差类型概述

1.1 砝码的材质与特性

砝码仪器是计量检测工作不可或缺的一部分，由于计量工作对于误差的要求非常严格，相关人员在操作过程中必须要控制砝码计量的数据准确性。在现代质量计量中，砝码是质量量值传递的标准量具。质量量值以保存在法国国际计量局的铂铱合金千克原器实物为唯一基准器。各国均将砝码分为国家千克基准、国家千克副基准、千克工作基准，以及由千克的倍量和分量构成的工作基准组和各等工作标准砝码。

如果砝码发生腐蚀会对天平的精准度造成巨大影响，导致数据误差较大，影响测量结果。由于铬的化学性质十分稳定，不溶于强酸、强碱和硫化物，也不会与生活中的有机酸反应，工作人员通常会在不锈钢砝码的表面镀一层铬来提高砝码的抗腐蚀性。另外，对于铸铁材料可在表面镀铬或者刷油漆的形式来起到防腐蚀的效果。

1.2 砝码检定误差分类

通过对于计量过程中的各方面因素综合考虑分析，采取有效措施确保砝码计量时的准确性。通常来说，砝码检定误差分为两种，分别为可预见性误差和不可预见的误差。

可预见误差指的是误差发生时会有一些前兆。天平在我国有着较长的发展历史，经过人们的不断实践与总结，法码中可能会出现的问题已经有了一套系统的解决方法，试验测量人员需要提前充分了解整个实验的流程，这样就可以根据经验与理论知识成功避开一部分常规误差。

可预见性误差主要有两个特点。其一，误差有迹可循。这是可预见性误差的常规性规律，测量人员根据其自身以往的实验经验以及实际理论知识的了解，可以掌握一些可预见的测量误差，对此以往的经验中已经总结出了一套解决措施可以直接参考，为测量人员的工作带来了巨大便利。

1.3 不可预见的误差

借助天平进行物体质量测量时，测量人员要利用砝码来具体衡量物体质量，而砝码本身精细度高且易受到多种因素的影响从而导致鉴定误差，这往往是不可预见的，且在实验过程中不受控制。在测量工作中对于实验的环境因素要求极高，对于外部条件也严格要求，这些不可预见性因素没有共同的特点，无法寻找其通性，测量人员在实际工作中难以根据以往经验和实验数据来规避这些因素，为测量实验带来了很大的挑战。另外，操作人员本身操作不够规范而导致的实验误差也是不可预见的，对此测量人员需要不断强化其理论知识、不断锻炼其测量技能，从而在实际测量工作中减少不规范操作所带来的误差影响。

2 计量检测中天平砝码检定出现误差的原因

天平测量对于操作精细性要求非常高，难免存在各种原因导致测量出现误差，如设备导致的误差，人为因素、环境因素带来的误差等，只有针对这些原因进行深度分析，才能结合实际情况制定对策以提升砝码质量检定的准确性，给予计量检测强有力的支持。

2.1 设备导致误差

（1）在计量检测中，天平砝码是确定被检测物体质量的唯一标准，因此砝码的应用非常关键。为了便于保存、减少腐蚀，天平砝码一般放置于特定的盒子中保存，尽管如此，依旧会产生一些无法避免的腐蚀。例如，如果将砝码存放在潮湿的环境下，则空气和水蒸气会对砝码质量产生影响。由于砝码是由金属制成的，容易与水和氧气发生氧化反应，产生生锈的现象，从而改变砝码质量产生测量误差。测量人员在使用过程中，无法完全将砝码与空气隔绝，这种由于暴露在空气中而发生的腐蚀是很难避免的[1]。

（2）为了更好地操作、检定，目前，人们使用的天平多为等臂天平。除了等臂天平外，还存在其他类型的天平，如电子天平、不等臂天平等，使用不等臂天平检定时，容易受天平臂不平衡、不稳定的影响而难以把握测量方向，从而导致检定砝码出现误差。而天平使用过后，如果不定期做好清洁工作、定期保养，长时间不使用则会导致其准确性降低，也会影响质量检测的结果。

2.2 人为及环境因素

在进行物体质量的测量过程中，工作人员操作不当也会引发严重误差。例如，在测量中使用天平砝码必须用镊子等特定性工具拿取，不能用手直接拿。如果用手直接拿取，容易导致手上的汗液腐蝕砝码。砝码是由金属制成，极其容易受到腐蚀，所以只要使用特定工具拿取砝码则能有效避免误差的产生。另外，在操作天平时，相关工作人员自身操作水平不一、手法不同，因此很容易产生由于缺乏细心、耐心、责任意识或者操作失误而导致的误差。

除了人为因素之外，检测环境也会对于检定结果产生影响。例如，对于结果准确性要求较高的计量检测来说，空气浮力会影响其结果，虽然空气浮力不会对人们生产生活产生影响，但是对于检定砝码来说，其影响不容忽视[2]。

最后，在天平砝码的质量鉴定过程中，严格的鉴定管理机制必不可少，如果鉴定工作人员没有严格按照相关制度要求对计量检测工作进行监管，也会为检测结果造成一定程度的误差。

3 降低计量检测中天平砝码检定误差的策略

通过对计量检测中天平砝码检定出现误差的原因进行分析可以看出来，任何方面的操作不当，都容易导致天平砝码产生检定误差。误差可以被缩小，但是无法完全避免。想要有效减少误差，首先必须保留一定的包容性，允许一定范围内误差的存在，其次可以采取以下措施来更好地优化操作流程，提高砝码检定结果的准确性。

3.1 注重设备保存

设备问题往往会导致出现无法避免的检定误差，因此，做好天平与砝码的保存管理非常重要。首先，在测量物体质量时尽量选取等臂天平，比不等臂天平测量结果更加精准、操作手法更加简便，可以有效减少检定误差。其次，在设备保存时，需要相关专业人员定期对天平做好清洁、除尘工作，砝码使用专业装置收纳，选择干燥的环境保存，减少与空气的接触，避免任何腐蚀或摩擦导致砝码质量受到影响。

3.2 提高工作人员职业素养

砝码检定结果的精准性很大一部分也受到操作人员影响。因此，针对相关工作人员的操作方法、流程以及天平测量职业素养，需要着重关注并进行提升。首先，可以采取强化教育的方式，组织工作人员学习砝码检定标准规范，提高其对于操作标准的认识，进而严格遵守规范并按照流程进行检定。其次，还需要强化操作人员的责任意识，责任意识能够提高其对于工作的重视度，增加工作中的细心与耐心，减少生理性操作失误的情况，从而更加规范检定砝码流程，保障砝码检定的精准性。

3.3 注重砝码检定的监督管理

由于砝码检定是精细化工作，所以必须按照相关规定与流程进行才能尽可能减少误差。但是在实际操作中，由于工作人员自身容易受到外部因素的影响，有时候无法按照标准流程进行测量。想要解决这种问题，就必须加强监督管理力度。例如，可以设置专门的管理机制或者机构，利用奖惩机制规范工作人员操作流程，安排专业人员对砝码检定工作进行监督巡查，重点关注工作人员的砝码检定工作是否存在违规、不标准行为，如果发现可给予必要的惩处措施，以此来使检定工作更加合理、规范，增强砝码检定结果的准确性[3]。

3.4 加强检定细节关注

提高砝码检定结果的准确性，还要处理好鉴定过程中的各种细节性问题。首先，相关工作人员完善好准备工作，从而促进测量工作的有效开展，在准备中，需要提前清洁天平并按照规定摆放，选择绝对平稳的平面放置。其次，按照要求提前准备砝码，检查砝码质量。天平测量工作难度不高，但对于细节把控要求非常高，只有从细节入手，做好一切环节优化，才能使检定结果更加精准。

3.5 及时检查更换砝码

砝码质量对于天平检测结果的重要性不言而喻。根据研究可知，天平砝码的检定周期为一年，需要定期对砝码进行维护和更新。在特殊情况下会缩短周期，例如其保存环境潮湿，会加大氧化作用的腐蚀；或者在使用中操作不当导致砝码碰撞、跌落，都会对于砝码质量产生影响。定期检查砝码并进行维护，当砝码的使用频次过高而影响其质量时，需要及时更换，确保计量检测工作的真实性与有效性。要想增加砝码的使用寿命，可以将其放置在干燥的环境下，定期保养；还要加强工作人员的操作规范性，避免因操作不当而对砝码质量产生损坏。

4 结 语

借助天平对于物体进行质量测量，计量人员能够得到更加直观、准确的数据，但是失之毫厘谬以千里，必须重视对于计量检测中天平砝码检定误差原因的分析，优化砝码检定流程、提高操作人员职业技能、加强相关监督体制写的完善，从而减少砝码检定误差，使得检测结果精确性有效提高。

参考文献

柴小丽，徐晓晖，李静，等.对计量检测中天平砝碼检定误差原因与控制的思考[J].装备维修技术，2019（3）：12+21.

邵菲.对计量检测中天平砝码检定误差原因与控制的思考[J].技术与市场，2018，25（12）：172.

方茜.计量检测中天平砝码误差原因与控制[ J ] .大众标准化，2021（11）：235-237.

作者简介

栾克举，本科，工程师，研究方向为计量。

（责任编辑：袁文静）