簡析電子天平的檢定與校驗(yàn)

邵敏

(焦作市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心，河南 焦作 454002)

從古代開始，人們就對測量儀器有所研究，并在不斷實(shí)踐中對側(cè)量儀器的精密度提出更高的要求。電子技術(shù)隨著時(shí)代的發(fā)展日新月異，電子天平的不斷發(fā)展和完善，逐步形成取代機(jī)械天平之勢。電子天平采用了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有操作簡便、稱量速度快、自動化程度高、智能化功能強(qiáng)度等機(jī)械天平無可比擬的優(yōu)越性。目前電子天平按照其精度可分為超微量電子天平、微量天平、半微量天平、常量電子天平、分析天平、精密電子天平。電子天平普遍具有稱量準(zhǔn)確可靠、顯示快速清晰、體積小、功能齊全、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。人們把用電磁力平衡被稱物體重力的天平稱之為電子天平。

由于電子天平內(nèi)置了稱重傳感器等精密的電子部件，在使用一段時(shí)間后，可能會出現(xiàn)測量誤差較大等問題，因此，要對其進(jìn)行定期檢定，以提高其精確度，延長其使用壽命。

1 電子天平的原理及性能要求

所謂電子天平，即是不需使用測量砝碼、使用了現(xiàn)代電子控制技術(shù)的天平。所有的天平都是用來稱量的，電子天平的出現(xiàn)主要是對稱量準(zhǔn)確性的追求結(jié)果，其特點(diǎn)是稱量準(zhǔn)確可靠、顯示快速清晰，并且具有自動檢測系統(tǒng)、簡便的自動校準(zhǔn)裝置以及超載保護(hù)等裝置。電子天平主要組成部分有:電源、電磁力平衡式傳感器、光電傳感器、鍵盤和顯示器、控制電路。電子天平的基本工作原理是:天平空載時(shí)，電磁力平衡式傳感器處于平衡狀態(tài);加載后，感應(yīng)線圈的位置發(fā)生改變。光電傳感器中的光敏三極管所接收的光線強(qiáng)度的改變，其輸出電流也改變，該變化量經(jīng)微處理后，控制電磁線圈的電流大小，使電磁力平衡式傳感器重新處于平衡狀態(tài)。同時(shí)，微處理器將電磁線圈的電流變化量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，迅速在顯示屏上顯示出來。

2 電子天平的主要檢定和校驗(yàn)內(nèi)容

國家頒布實(shí)施的《JJG98-90非自動天平計(jì)量檢定規(guī)程》(試行)并沒有詳細(xì)描述電子天平計(jì)量檢定，以致在實(shí)踐中對電子天平計(jì)量檢定規(guī)程呈現(xiàn)多樣化，對電子天平的準(zhǔn)確性、參數(shù)可靠性的概念模糊，如電子天平的合格標(biāo)準(zhǔn)不同。高精度的工具往往易受多重因素的影響，因此，電子天平日常周期的檢定必不可少，其檢定項(xiàng)目主要有9個(gè)。其中，量值傳遞的標(biāo)準(zhǔn)電子天平其誤差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按“首次檢定”的誤差標(biāo)準(zhǔn)來判定。

電子天平的檢定和校驗(yàn)分為外校與內(nèi)校兩種:

2.1 外校

電子天平是對物質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行分析及精密測量的質(zhì)量儀器。檢定前首先對電子天平進(jìn)行目測檢查，其中包括:計(jì)量特征、標(biāo)記、天平的使用條件的地點(diǎn)是否合適等。依據(jù)國家檢定規(guī)程，電子天平?jīng)]有標(biāo)注檢定分度值e，外觀檢定第一步就不合格。電子天平的工作臺應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)和牢固，具有十分的剛度，同時(shí)具有一定的防震功效。電子天平存放的室內(nèi)環(huán)境對于電子天平檢定結(jié)果的準(zhǔn)確度有著重大的影響。送檢的電子天平，應(yīng)當(dāng)在指定的室內(nèi)檢定環(huán)境中平穩(wěn)存放至24小時(shí)以上，使電子天平內(nèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)趨于平穩(wěn)，同時(shí)使電子天平的整機(jī)與檢定的室內(nèi)環(huán)境的溫度和濕度相平衡，再進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)工作。

2.2 內(nèi)校

2.2.1 靈敏度與鑒別力

電子天平的靈敏度一般指分度靈敏度，其數(shù)值應(yīng)等于該天平相應(yīng)載荷的檢定分度值。如果是數(shù)字指示和自動或半自動校準(zhǔn)裝置的電子天平，其靈敏度免檢;當(dāng)電子天平檢定分度值e大于或等于1mg時(shí)，測定其鑒別力方法:在平衡狀態(tài)的電子天平上輕緩的放在或取下相當(dāng)于數(shù)字標(biāo)尺分度值1.4倍的一個(gè)外加載荷，查看原來的天平示值是否有所變化。

2.2.2 最大允值誤差

開機(jī)預(yù)熱后，按照產(chǎn)品操作程序進(jìn)行校準(zhǔn)，使其歸零。然后單調(diào)渦街流量值從零荷載——最大稱量值——零荷載。在此過程中，操作人必須對、空載、全載、最小稱量等進(jìn)行檢定，還有影響天平誤差的“點(diǎn)”所對應(yīng)的載荷。

2.2.3 重復(fù)不變性

此類檢定一般在空載和加載兩種狀態(tài)下執(zhí)行，其中加載分為全載和半載兩種。對加載和空載的平衡位置進(jìn)行記錄，在此過程中，應(yīng)注意加載一次后需返零。對同一載荷的多次測量數(shù)據(jù)之間的差值應(yīng)不超過該天平在此載荷的最大允值。

2.2.4 偏載檢驗(yàn)

又叫四角誤差檢驗(yàn)。進(jìn)行此項(xiàng)檢驗(yàn)，應(yīng)注意根據(jù)使用要求來確定是用滿載還是1/3FS作為檢驗(yàn)載荷，因?yàn)椴煌臋z驗(yàn)載荷最終檢驗(yàn)結(jié)果是不同的。同時(shí)非自動天平檢驗(yàn)規(guī)定要求:標(biāo)準(zhǔn)天平四角誤差等于最大值與最小值之差:而非標(biāo)準(zhǔn)天平等于各點(diǎn)修正后的示值誤差中的最大者，但規(guī)程允許用各點(diǎn)的示值與中心點(diǎn)的示值之差的最大者作為四角誤差來簡化檢定程序。在實(shí)際檢定工作中，根據(jù)實(shí)際情況靈活操作。

3 檢定結(jié)果差異的歸因

3.1 預(yù)熱與預(yù)壓

為保證電子天平示值的穩(wěn)定性，在電子天平進(jìn)行檢定前都會對其進(jìn)行預(yù)熱。雖然預(yù)熱只是使用過程中一道簡單的程序，但這卻是檢定過程中的關(guān)鍵一步。預(yù)熱時(shí)間要考慮不同電子天平的性能，一般在使用前至少預(yù)熱半小時(shí)以上，但因廠家不同，預(yù)熱時(shí)間也有所不同。

電子天平在出廠前雖然就其精密度可以給予保證，但儀器如同人的器官一樣，長時(shí)間不使用后可能會進(jìn)人休眠狀態(tài)，如不對電子天平進(jìn)行預(yù)壓，勢必會導(dǎo)致檢定結(jié)果出現(xiàn)差異。針對電子天平因預(yù)壓所產(chǎn)生的差異，建議在電子天平使用前用祛碼多次進(jìn)行加載，減小電子天平的進(jìn)程示值與回程示值之間的差距，在進(jìn)行加載時(shí)，不必過多考慮稱量結(jié)果和回零情況。只有保證預(yù)壓效果，才能使電子天平更快的進(jìn)入工作狀態(tài)，從而避免差異的出現(xiàn)。

3.2 讀數(shù)時(shí)間選擇

電子天平在檢定時(shí)示值是否穩(wěn)定，一般都會在顯示屏上作出指示。所出現(xiàn)的反映即穩(wěn)定指示燈亮起或不穩(wěn)定燈消失。電子天平從加載到穩(wěn)定的過程實(shí)際也是一個(gè)從振蕩到平衡的過程，當(dāng)振蕩的幅度逐漸減小至消失時(shí)，便達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的穩(wěn)定范圍，顯示屏上也會提示穩(wěn)定的信號。但實(shí)際中，真正的穩(wěn)定還需要一段時(shí)間，這段時(shí)間的長短不僅與原先設(shè)計(jì)的穩(wěn)定范圍有關(guān)，還與天平的檢定分度值有關(guān)。在實(shí)際操作中，當(dāng)分度值大于或等于lmg時(shí)，讀數(shù)時(shí)間順延3秒較為合適;當(dāng)分度值等于0.lmg時(shí)，讀數(shù)時(shí)間順延5秒較為合適;而對實(shí)際分度值小于或等于0.01mg的天平，讀數(shù)時(shí)間順延10-30秒較為合適。

3.3 檢測人的主觀因素

電子天平在進(jìn)行檢定時(shí)，檢定人需要嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行檢定。電子儀器可以對生產(chǎn)生活帶來極大幫助，但這種幫助是建立在檢測人員檢定流程的熟練掌握之上的，檢測人員在檢定流程中每一處細(xì)節(jié)的忽略都會導(dǎo)致檢定結(jié)果出現(xiàn)差異。針對電子天平因檢定人的鑒別力所產(chǎn)生的差異，建議檢定人要全面掌握檢定流程，在進(jìn)行檢定時(shí)，對任何細(xì)節(jié)都不容忽視。只有這樣，才能避免檢定結(jié)果出現(xiàn)差異。

4 結(jié)語

目前，電子天平的種類較多，在進(jìn)行檢定時(shí)，要充分考慮不同電子天平的特點(diǎn)。在實(shí)際操作中，要正確使用天平，保證良好的工作環(huán)境，避免陽光直曬，避免在空氣直流通道上進(jìn)行檢定，熟悉天平的各種狀態(tài)，掌握操作流程。同時(shí)，電子天平在安裝時(shí)已經(jīng)經(jīng)過嚴(yán)格的校準(zhǔn)，因此在檢定中要避免天平的移動。除此之外，在稱重時(shí)要使用稱量紙，在電子天平使用后要及時(shí)進(jìn)行清潔，避免對電子天平造成污染而影響稱量精確度。

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