海拔變化對(duì)電子天平稱量結(jié)果的影響

摘 要：由電子天平稱重原理可以知道，電子天平稱重時(shí)會(huì)受當(dāng)?shù)刂亓铀俣扔绊?，而重力加速度隨緯度和海拔變化而改變。文章通過選取不同海拔點(diǎn)和本單位試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證海拔變化對(duì)電子天平稱量帶來的影響。計(jì)量檢定工作中會(huì)發(fā)現(xiàn)用戶在天平搬動(dòng)過后不進(jìn)行校準(zhǔn)就進(jìn)行稱量，此時(shí)的稱量結(jié)果已經(jīng)有較大誤差了，所以在使用電子天平時(shí)對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)應(yīng)引起重視。

關(guān)鍵詞：海拔；電子天平；稱量；誤差

引言

電子天平是廣泛使用于各行業(yè)實(shí)驗(yàn)室的稱量儀器。準(zhǔn)確的稱量是實(shí)現(xiàn)可靠分析結(jié)果的前提條件。影響稱量結(jié)果的因素較多，如：震動(dòng)、氣流、溫度、濕度、磁場等，然而海拔變化的影響往往被忽視。

1 電子天平稱重原理

電子天平的重要特點(diǎn)是在測量被測物體的質(zhì)量時(shí)，不用測量砝碼的重力，而是采用電磁力與被測物體的重力相平衡的原理來測量的。秤盤通過支架連桿與線圈連接，線圈置于磁場時(shí)，在稱量范圍內(nèi)被測重物的重力W通過連桿支架作用于線圈上，這時(shí)在磁場中若有電流通過，線圈將產(chǎn)生一個(gè)電磁力F，方向向上，可用下式表示：

W=mg

W——重力

m——物體的質(zhì)量

g——物體的重力加速度

F=BLI

F——電磁力

B——磁感應(yīng)強(qiáng)度

L——線圈導(dǎo)線長度

I——通過線圈導(dǎo)線的電流強(qiáng)度

電磁力F和稱盤上被測物體重力W大小相等，方向相反而達(dá)到平衡，則有：F=W=BLI=mg

同時(shí)在彈性簧片的作用下使稱盤支架回復(fù)到原來的位置。即處在磁場中的通電線圈，流經(jīng)其內(nèi)部的電流I與被測物體的質(zhì)量成正比，只要測出電流I既可知道物體的質(zhì)量m。

2 試驗(yàn)設(shè)備

選用不同準(zhǔn)確度等級(jí)的三臺(tái)電子天平分別編號(hào)為A、B、C，和1mg～6kg的一組砝碼，如表1。

3 試驗(yàn)環(huán)境

溫度（19.9～25.9）℃濕度<70%RH，符合天平工作的環(huán)境溫濕度。

4 試驗(yàn)方法

分別選取不同海拔高度的三個(gè)點(diǎn)及本單位實(shí)驗(yàn)室，用電子天平稱量砝碼，看天平示值的變化情況。試驗(yàn)時(shí)只在海拔123m處和單位實(shí)驗(yàn)室一樓對(duì)電子天平進(jìn)行校準(zhǔn)，試驗(yàn)工作在24h內(nèi)完成。

5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)（見表2）

從表2試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著海拔高度的升高，三臺(tái)天平稱量示值都不同程度減少。其中，A號(hào)天平，在載荷0g

下面為小范圍高度變化，天平1樓至6樓的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，樓層間距約為3.6米。（見表3）

從表3數(shù)據(jù)可以看出，同樣在小范圍高度變化過程中，天平稱量示值也隨著高度增加而減少，其中A號(hào)天平，載荷0g

下面逆向進(jìn)行一組試驗(yàn)，即高度變化從高到低。試驗(yàn)數(shù)據(jù)高度變化從高降低，第一次稱量時(shí)先對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)得到以下試驗(yàn)數(shù)據(jù)。（見表4）

從表4數(shù)據(jù)可看到，高度降低時(shí)，天平稱量示值也隨著增加，其中A號(hào)天平，載荷0g

試驗(yàn)過程中由于條件所限，環(huán)境溫濕度的變化會(huì)給試驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來一些偏離，但總體上看，電子天平稱量結(jié)果是隨著高度變化而變化，即海拔高度增加，對(duì)同一物體稱量結(jié)果會(huì)減少。反之，海拔高度降低，對(duì)同一物體稱量結(jié)果會(huì)增加。這種變化也和電子天平的工作原理相吻合。

6 結(jié)束語

電子天平與機(jī)械天平相同之處都是利用平衡原理。不同之處是用電磁力取代了平衡物體重量（重力）的砝碼重量（重力）。由于地球引力存在，任何一個(gè)有質(zhì)量的物體其重量都會(huì)受到重力加速度的影響。顯然，在檢定和使用電子天平過程中，通過校準(zhǔn)電子天平來消除重力加速度的影響，就可以得到一個(gè)準(zhǔn)確的稱量結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

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