砝碼的磁性檢測與分析

杜麗雯

【摘要】 砝碼的磁性會對其稱量結(jié)果產(chǎn)生重要的影響，本文通過測量砝碼的磁性及其對測量結(jié)果，分析砝碼的磁化率與測量結(jié)果之間的關(guān)系，進(jìn)而控制由于砝碼磁化率引起的測量誤差，增加測量的精準(zhǔn)度。

【關(guān)鍵詞】 砝碼 磁性 檢測 分析隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對測量的精準(zhǔn)度的要求越來越高。機(jī)械天平在質(zhì)量測量的領(lǐng)域中長時間占據(jù)主導(dǎo)地位，在質(zhì)量測量中發(fā)揮了重要的作用，但是，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子天平與質(zhì)量比較儀已經(jīng)被越來越廣泛的應(yīng)用于科研與生產(chǎn)當(dāng)中，特別是在科研中，對質(zhì)量測量的精準(zhǔn)度要求比較高的時候，使用電子天平的頻率比較高[1]。

但是，電子天平的砝碼在制作與使用過程中易被磁化，進(jìn)而影響測量的精準(zhǔn)度，本文通過對砝碼磁化率與測量結(jié)果之間的關(guān)系進(jìn)行分析，明確二者之間的關(guān)系，進(jìn)而提高測量的精準(zhǔn)度。

一、砝碼磁性的測量

砝碼磁性的測量在我國開展的時間并不長，測量砝碼磁性所使用的方法、 裝置以及對測量結(jié)果的不確定度分析還有待深入研究。但是現(xiàn)在可以確定的是，砝碼的磁性與制作砝碼的材料有直接的關(guān)系，砝碼的磁化包括砝碼的體積磁化率以及磁化強(qiáng)度兩方面的內(nèi)容，例如準(zhǔn)確度等級為E2、標(biāo)稱質(zhì)量≥20g的砝碼，要求磁化率≤0.07，強(qiáng)度≤8μT。通常在對砝碼進(jìn)行磁性測定的時候要選擇5個位置對砝碼進(jìn)行測量以判斷砝碼磁性的均勻性。本研究采用梅特勒公司所生產(chǎn)的MX型磁化率計來對砝碼磁性進(jìn)行測量，測量結(jié)果如表1所示，（磁化率計的電子天平分度值為1mg，永久磁鐵的磁矩值md為0.08500Am2，Zi值為磁化率計的永久磁鐵中心到被測砝碼底部的垂直距離）。

表1 砝碼磁性的測量結(jié)果

砝碼底部最大磁場值（A/m） 位置 中心 左側(cè) 右側(cè) 上側(cè) 下側(cè)

z（mm） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT）

1146.89 22.77 0.00354 -0.006 0.00193 0.014 0.00182 0.014 0.00169 -0.010 0.00197 0.052

782.01 25.87 0.00306 0.021 0.00167 0.012 0.00146 0.052 0.00147 -0.011 0.00173 0.044

630.69 27.77 0.00356 0.019 0.00189 0.007 0.00176 0.051 0.00165 0.010 0.00198 0.037

458.92 30.87 0.00357 0.017 0.00206 0.052 0.00181 0.055 0.00192 0.009 0.00198 0.062

172.89 42.77 0.00379 0.109 0.00259 0.097 0.00268 0.114 0.00253 0.084 0.00249 0.123

二、影響砝碼磁性測量的因素

影響砝碼磁性測量的因素分為影響砝碼磁化率的測量因素以及影響砝碼磁化強(qiáng)度的測量因素2部分。其中影響砝碼磁化率的測量因素包括電子天平測量的質(zhì)量變化的平均值、磁化率計中的永久磁鐵中心到被測量的砝碼底部的垂直距離、永久磁鐵磁矩、砝碼幾何尺寸、重力加速度等；影響磁化強(qiáng)度的測量的因素包括砝碼磁化率以及磁場梯度等因素。

三、砝碼磁性測量的分析

本研究對磁場強(qiáng)度的測量結(jié)果表明：可以通過在不同的位置測量砝碼的磁化強(qiáng)度來判斷砝碼被磁化是否均勻，本研究中砝碼在偏離中心位置的時候，所測磁化率的數(shù)據(jù)之差小于0.00033，同時所測得的磁極化強(qiáng)度之差小于0.064mT，表明砝碼被磁化的比較均勻；磁化率計中的永久磁鐵中心到被測量的砝碼底部的垂直距離發(fā)生變化時， 測量值的變化極小，由此我們可以推斷出距離的變化與砝碼磁化率測量結(jié)果基本無關(guān)。

四、砝碼磁化率計的校準(zhǔn)

在磁化率計的驗收中，通常認(rèn)為磁化率計配備的電子天平的合格則磁化率計即合格。但是電子天平僅是磁化率計的一部分，磁化率計還會受到永久磁鐵磁矩、磁場梯度等因素的影響，所以，驗收磁化率計的時候單純的對其所配置的電子天平進(jìn)行驗收是不全面的，使用帶有磁性數(shù)值標(biāo)記的模塊對磁化率計進(jìn)行校準(zhǔn)是比較理想的磁化率計的校準(zhǔn)方式。

五、砝碼磁性對質(zhì)量測量的影響

目前使用電子天平的平衡量裝置是通過電磁力平衡補(bǔ)償原理來實現(xiàn)平衡的，在對質(zhì)量進(jìn)行測量的時候如果使用磁性不合格的砝碼進(jìn)行質(zhì)量測量，則會不可避免的由于磁性而產(chǎn)生力的作用[2]，進(jìn)而使測量的結(jié)果出現(xiàn)偏差。

綜上所述，質(zhì)量測量中，由于砝碼磁性不達(dá)標(biāo)引起的測量偏差會給質(zhì)量測量結(jié)果的精準(zhǔn)度帶來重要的影響。因此，使用精準(zhǔn)的磁化率計對砝碼的磁化率進(jìn)行測量及調(diào)整使砝碼的磁化率符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，進(jìn)而更好的控制質(zhì)量檢測的精準(zhǔn)度。