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淺談關(guān)于正確使用電子天平的三個(gè)步驟

 迷糊128 2019-04-13
本文討論影響電子天平稱(chēng)量準(zhǔn)確度的三個(gè)步驟:(一)預(yù)熱天平;(二)運(yùn)動(dòng)天平;(三)校準(zhǔn)天平。 
  
1 預(yù)熱天平
  
電子天平一般都能在-10℃~+40℃的溫度條件下正常工作(指定特殊的工作溫度除外)。
  

進(jìn)行稱(chēng)量時(shí),首先應(yīng)對(duì)電子天平進(jìn)行充分預(yù)熱。平衡屬電子天平的基本工作原理,若其失衡,應(yīng)利用電磁力矯正天平,使其回復(fù)平衡。此種電磁力經(jīng)流經(jīng)線(xiàn)圈中和物體質(zhì)量成正比的電流生成在永久磁鋼內(nèi)。流經(jīng)線(xiàn)圈中的電流I、線(xiàn)圈長(zhǎng)度L及磁鋼的磁通量Φ均和電磁力F成正比,處在預(yù)熱環(huán)節(jié)的天平,磁鋼的磁通量Φ會(huì)隨其內(nèi)部的不斷升溫而降低,且流經(jīng)線(xiàn)圈中的電流I也會(huì)逐漸變小,使電磁力F變小,天平無(wú)法保持平衡,示值則會(huì)發(fā)生正的單方向漂移。只要預(yù)熱時(shí)間足夠,磁鋼能夠滿(mǎn)足熱平衡,完成這一變化過(guò)程,天平才可算真正的平衡。然后經(jīng)回零/去皮,顯示回零,這時(shí)天平方可使用,尤其對(duì)于某些天平屬高準(zhǔn)確度的,如果條件允許,電源可長(zhǎng)期打開(kāi)以使天平始終保持預(yù)熱狀態(tài)。
  

一部分電子天平的實(shí)際分度值d滿(mǎn)足0.01mg或進(jìn)行計(jì)量檢定的,預(yù)熱時(shí)間最好不少于5小時(shí);若是微量電子天平,且其實(shí)際分度值d滿(mǎn)足0.001mg的,則其預(yù)熱時(shí)間應(yīng)多于24小時(shí),若天平處在使用中,可適度縮短預(yù)熱時(shí)間,若顯示器的示值不再出現(xiàn)單方漂移的現(xiàn)象,回零/去皮后方可稱(chēng)量。
  

2 運(yùn)動(dòng)天平
  

完成電子天平的預(yù)熱后,應(yīng)先進(jìn)行短時(shí)間的加載和卸載,用來(lái)使天平運(yùn)動(dòng),而不應(yīng)該立刻開(kāi)始稱(chēng)量。一般這是常被忽略的一個(gè)步驟。一般來(lái)講,9至11片簧片組成的彈性支承體就是電子天平的傳感器,力的傳遞就是由天平傳感通過(guò)這些簧片來(lái)完成的,天平的稱(chēng)量工作在平衡―失衡―再平衡的過(guò)程中完成。但是,很長(zhǎng)時(shí)間不稱(chēng)量或正在預(yù)熱的天平處,其簧片及傳感器均進(jìn)入休眠狀態(tài),不再工作,且簧片及傳感器的性能無(wú)法較快恢復(fù),如果此時(shí)就開(kāi)始稱(chēng)量,不然會(huì)造成加載后的天平不能很好的回零,示值失去了穩(wěn)定性,且重復(fù)性不佳。運(yùn)動(dòng)天平的辦法是在秤盤(pán)上加載與天平最大秤量相同的物體和砝碼,不必在意其能否回零及其示值,然后再卸載,照此方式操作至少10次,使簧片和傳感器轉(zhuǎn)為工作狀態(tài),從而確保天平的稱(chēng)量具備穩(wěn)定性。
  

如果電子天平是用來(lái)計(jì)量檢定的,以上的步驟不可或缺,否則獲得的稱(chēng)量結(jié)果會(huì)適得其反,此外,很多稱(chēng)量的實(shí)踐已證明了這一點(diǎn)。如果天平正在使用中,其實(shí)際分度值d≥0.1mg,可將加卸載次數(shù)適當(dāng)減少或不進(jìn)行加卸載,回零/去皮后稱(chēng)量工作方可進(jìn)行。若天平屬超微量、微量及半微量的,且實(shí)際分度值d≤0.1mg,則這一步驟一定要進(jìn)行,否則得稱(chēng)量結(jié)果不穩(wěn)定;如果此類(lèi)天平停止稱(chēng)量時(shí)常在30分鐘以上,再進(jìn)行稱(chēng)量時(shí)仍需短時(shí)間的加卸載以運(yùn)動(dòng)天平。
  

3 校準(zhǔn)天平
  

3.1 校準(zhǔn)電子天平的必要性
  

如果要正確的對(duì)天平進(jìn)行使用,關(guān)鍵是對(duì)電子天平進(jìn)行校準(zhǔn),所有的電子天平若不經(jīng)校準(zhǔn),其稱(chēng)量結(jié)果就不準(zhǔn)確。一部分用戶(hù)單方面認(rèn)為對(duì)天平的校準(zhǔn)屬于計(jì)量部門(mén)的工作,天平一經(jīng)檢定并合格后,沒(méi)必要在使用時(shí)對(duì)其重復(fù)校準(zhǔn)了。當(dāng)然,天平的校準(zhǔn)工作是計(jì)量部門(mén)在檢定電子天平前一定要進(jìn)行的,否則取得的檢定數(shù)據(jù)也不準(zhǔn)確。每次使用前,一定要進(jìn)行天平的校準(zhǔn)工作,原因有以下兩點(diǎn):
  

①天平稱(chēng)量的不是重量,而是物體的質(zhì)量。使用任何一臺(tái)天平對(duì)同一物體進(jìn)行稱(chēng)量時(shí)天平放置的高度及地點(diǎn)都不會(huì)影響到物體的質(zhì)量,因?yàn)槲矬w的質(zhì)量一定,所以應(yīng)取得相同的稱(chēng)量結(jié)果。但是地球因其地心引力,所有物體只要其有質(zhì)量,重力加速度都不可避免的對(duì)其重量造成影響。如:在一樓稱(chēng)得某一物體的質(zhì)量為200.0000g,但在10m高的四樓,其質(zhì)量就變?yōu)榱?99.99937g。從這一結(jié)果可看出,重力對(duì)物體的質(zhì)量產(chǎn)生了影響,要消除這個(gè)重力影響,就必須要應(yīng)用校準(zhǔn)技術(shù)。
  

眾所周知,如果天平屬雙盤(pán)等臂機(jī)械一類(lèi)的,當(dāng)左盤(pán)物體的重量平衡于右盤(pán)砝碼的重量(重力)時(shí),因重力加速度在同一地點(diǎn)數(shù)值相同,可左右抵消,故物體的質(zhì)量與砝碼質(zhì)量相等,自然完成了稱(chēng)量物體質(zhì)量的目的。但若是電子天平,只有通過(guò)校準(zhǔn)來(lái)消除重力加速度的影響。
  

②如果放置電子天平的地點(diǎn)相同,對(duì)同一物體進(jìn)行稱(chēng)量,因重力加速度幾乎沒(méi)有差別,每次在進(jìn)行稱(chēng)量前似乎就可不必校準(zhǔn)天平了。其實(shí)不然,因傳感器自身的溫度變化直接受到波動(dòng)及環(huán)境溫度變動(dòng)的影響,流經(jīng)線(xiàn)圈中的電流和磁通量也隨溫度的變動(dòng)而變動(dòng),且電磁力也將變動(dòng)。也會(huì)獲得不準(zhǔn)確的稱(chēng)量結(jié)果,如果溫度波動(dòng)范圍較小,則電子天平均具備的溫度補(bǔ)償功能才會(huì)有效;溫度變化都有既定的限度,如果超出了這個(gè)限度,則不能進(jìn)行補(bǔ)償。最終仍需同校準(zhǔn)技術(shù)校準(zhǔn)天平。
  

3.2 電子天平的校準(zhǔn)方法與原理
  

為了得到準(zhǔn)確的物體質(zhì)量,必須應(yīng)用校準(zhǔn)技術(shù)?,F(xiàn)在以AB204-N型天平為例,來(lái)進(jìn)行天平的校準(zhǔn)。當(dāng)電子天平開(kāi)始校準(zhǔn)環(huán)節(jié),天平的顯示屏上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)閃動(dòng)的“200.0000”,這就是規(guī)定的校準(zhǔn)天平的砝碼數(shù)值,若在稱(chēng)盤(pán)上放置質(zhì)量為200.0000g的砝碼,天平將由失衡到平衡,直到顯示屏閃動(dòng)的數(shù)值變?yōu)椤?.0000”,再取下砝碼,校準(zhǔn)的整個(gè)過(guò)程就完成了。此外,用來(lái)平衡200.0000g的砝碼的是電磁力。磁通量會(huì)隨溫度的上下波動(dòng)而發(fā)生變動(dòng),流經(jīng)線(xiàn)圈中的電流值是對(duì)電磁力造成影響的只要因素,所以,進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),實(shí)際上天平是在尋求一個(gè)和相對(duì)于200.0000g的平衡電流值。再對(duì)以上的例子進(jìn)行研究,在一樓時(shí),我們已完成了天平的校準(zhǔn),找到了相對(duì)應(yīng)的平衡電流I1,200.0000g時(shí)其稱(chēng)結(jié)果。若將天平搬至10m高的四樓,不再對(duì)天平進(jìn)行二次校準(zhǔn),顯而易見(jiàn),因平衡電流I1產(chǎn)生的電磁力未發(fā)生變動(dòng),而重力加速度g值減小,重力變小,就會(huì)導(dǎo)致天平失衡,稱(chēng)量結(jié)果就變成了199.99937g,結(jié)果出錯(cuò)。如果重新校準(zhǔn)天平,這時(shí)天平已經(jīng)重新尋找相對(duì)應(yīng)的平衡電流值,記為I2。顯然I2<I1,重新再稱(chēng)量,結(jié)果又變成了200.0000g。
  

隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展,已有制造公司推出了先進(jìn)的校準(zhǔn)技術(shù)FACT(即全自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù))。使得有這種全自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)的電子天平在使用中變得更為簡(jiǎn)便。
   

總而言之,只有完成上述三個(gè)步驟后,才能使電子天平進(jìn)行穩(wěn)定準(zhǔn)確地稱(chēng)量。 

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