精密電子天平基礎(chǔ)知識

1、電子天平科技名詞定義中文名稱：電子天平 英文名稱：electronic balance 定義：以電磁力或電磁力矩平衡原理進(jìn)行稱量的天平。 所屬學(xué)科：機(jī)械工程（一級學(xué)科）；實驗室儀器和裝置（二級學(xué)科）；天平儀器-天平名稱（三級學(xué)科） 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。其特點是稱量準(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。定義電子天平，用于稱量物體質(zhì)量。 電子天平一般采用應(yīng)變式傳感器、電容式傳感器、電磁平衡式傳感器，應(yīng)變式傳感器，結(jié)構(gòu)簡單、造價低，但精度有限，目前不能做到很高精度；電容式傳感器稱量速度快，性價比較高，但也不能達(dá)到很高精度；采

2、用電磁平衡傳感器的電子天平。其特點是稱量準(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。 分類一、電子天平及其分類按電子天平的精度可分為以下幾類：1、超微量電子天平：超微量天平的最大稱量是2至5g,其標(biāo)尺分度值小于(最大)稱量的10-6,如Mettler的UMT2型電子天平等屬于超微量電子天平。2、微量天平：微量天平的稱量一般在3至50g，其分度值小于(最大)稱量的10-5，如Mettler的AT21型電子天平以及Sartoruis的S4型電子天平。3、半微量天平：半微量天平的稱量一般在20至100g，其分度值小于(最大)稱量的10-5，如Mettler的AE

3、50型電子天平和Sartoruis的M25D型電子天平等均屬于此類。4、常量電子天平：此種天平的最大稱量一般在100至200g，其分度值小于(最大)稱量的10-5，如Mettler的AE200型電子天平和Sartoruis的A120S、A200S型電子天平均屬于常量電子天平。5、分析天平：其實電子分析天平，是常量天平、半微量天平、微量天平和超微量天平的總稱。6、精密電子天平：這類電子天平是準(zhǔn)確度級別為級的電子天平的統(tǒng)稱。 選購如何選擇電子天平？選擇電子天平應(yīng)該從電子天平的絕對精度(分度值e)上去考慮是否符合稱量的精度要求。如選0.1mg精度的天平或0.01mg精度的天平，切忌不可籠統(tǒng)地說要萬分

4、之一或十萬分之一精度的天平，因為國外有些廠家是用相對精度來衡量天平的，否則買來的天平無法滿足用戶的需要。例如在實際工作中遇到這樣一個情況，用一臺實際標(biāo)尺分度值d為1mg，檢定標(biāo)尺分度值e為10mg,最大稱量為200g的Mettler電子天平，用來稱量7mg的物體，這樣是不能得出準(zhǔn)確結(jié)果的:在JJG98-90非自動天平試行檢定規(guī)程中規(guī)定，最大允許誤差與檢定標(biāo)尺分度值“e”為同一數(shù)量級，此臺天平的最大允許誤差為1e，顯然不能稱量7mg的物體;稱量15mg的物體用此類天平也不是最佳選擇，因為其測試結(jié)果的相對誤差會很大，應(yīng)選擇更高一級的天平，有的廠家在出廠時已規(guī)定了最小稱量的數(shù)值。因此我們在選購及使用

5、電子天平時必須考慮精度等級。（2）對稱量范圍的要求：選擇電子天平除了看其精度，還應(yīng)看最大稱量是否滿足量程的需要。通常取最大載荷加少許保險系數(shù)即可，也就是常用載荷再放寬一些即可，不是越大越好。 校準(zhǔn)(使用前一定要仔細(xì)閱讀說明書) ，在檢定(測試)中我們發(fā)現(xiàn)，對天平進(jìn)行首次計量測試時誤差較大,究其原因，相當(dāng)一部分儀器，在較長的時間間隔內(nèi)未進(jìn)行校準(zhǔn)，而且認(rèn)為天平顯示零位便可直接稱量。（需要指出的是，電子天平開機(jī)顯示零點，不能說明天平稱量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度符合測試標(biāo)準(zhǔn)，只能說明天平零位穩(wěn)定性合格。因為衡量一臺天平合格與否， 還需綜合考慮其它技術(shù)指標(biāo)的符合性）。因存放時間較長，位置移動，環(huán)境變化或為獲得精確測

6、量，天平在使用前一般都應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)操作。校準(zhǔn)方法分為內(nèi)校準(zhǔn)和外校準(zhǔn)兩種。德國生產(chǎn)的沙特利斯，瑞士產(chǎn)的梅特勒，上海產(chǎn)的“JA”等系列電子天平均有校準(zhǔn)裝置。如果使用前不仔細(xì)閱讀說明書很容易忽略“校準(zhǔn)”操作,造成較大稱量誤差。下面以上海天平儀器廠JA1203型電子天平為例說明如何對天平進(jìn)行外校準(zhǔn)。方法：輕按CAL鍵當(dāng)顯示器出現(xiàn)CAL-時，即松手，顯示器就出現(xiàn)CAL-100其中“100”為閃爍碼，表示校準(zhǔn)砝碼需用100g的標(biāo)準(zhǔn)砝碼。此時就把準(zhǔn)備好“100g”校準(zhǔn)砝碼放上稱盤，顯示器即出現(xiàn)"-"等待狀態(tài)，經(jīng)較長時間后顯示器出現(xiàn)100.000g，拿去校準(zhǔn)砝碼，顯示器應(yīng)出現(xiàn)0.000g，若

7、出現(xiàn)不是為零，則再清零，再重復(fù)以上校準(zhǔn)操作。（注意：為了得到準(zhǔn)確的校準(zhǔn)結(jié)果最好重復(fù)以上校準(zhǔn)操作步驟兩次。）以瑞士MettlerToledo AG系列電子天平為例說明如何進(jìn)行天平內(nèi)校準(zhǔn)。方法如下：天平置零位，然后持續(xù)按住“CAL”鍵直到CAL int出現(xiàn)為止，下述情況將在校準(zhǔn)時顯示：天平置零、內(nèi)部校準(zhǔn)砝碼裝載完畢、天平重新檢查零位、天平報告校準(zhǔn)過程、天平報告校準(zhǔn)完畢、天平自動回復(fù)到稱重狀態(tài)。1、有的人認(rèn)為在電子天平量程范圍內(nèi)稱量的物體越重對天平的損害也就越大。這種認(rèn)識是不完全正確的。一般衡器最大安全載荷是它所能夠承受的、不致使其計量性能發(fā)生永久性改變的最大靜載荷。由于電子天平采用了電磁力自動補(bǔ)償

8、電路原理，當(dāng)秤盤加載時（注意不要超過稱量范圍），電磁力會將秤盤推回到原來的平衡位置，使電磁力與被稱物體的重力相平衡，只要在允許范圍內(nèi)稱量大小對天平的影響是很小的，不會因長期稱重而影響電子天平的準(zhǔn)確度。 維護(hù)與保養(yǎng)1、將天平置于穩(wěn)定的工作臺上避免振動、氣流及陽光照射 。 2、在使用前調(diào)整水平儀氣泡至中間位置。3、 電子天平應(yīng)按說明書的要求進(jìn)行預(yù)熱。4、稱量易揮發(fā)和具有腐蝕性的物品時，要盛放在密閉的容器中，以免腐蝕和損壞電子天平。5、經(jīng)常對電子天平進(jìn)行自?；蚨ㄆ谕庑＃ＷC其處于最佳狀態(tài)。6、如果電子天平出現(xiàn)故障應(yīng)及時檢修，不可帶“病”工作。7、操作天平不可過載使用以免損壞天平。8、若長期不用電子天

9、平時應(yīng)暫時收藏為好。 計量檢定利用電磁力平衡重力原理制成的天平稱之為電子天平。隨著實驗室應(yīng)用的越來越普遍，其測量的準(zhǔn)確性、可靠性也就愈為重要。早在年國家頒布實施的非自動天平計量檢定規(guī)程（試行）中，對電子天平計量檢定的描述比較籠統(tǒng)，可操作性欠佳，這樣使得從事電子天平計量檢定工作的人員，在對規(guī)程的理解上并不十分透徹。尤其在評判一個電子天平的“合格與否”所掌握的尺度上不盡相同，使得儀器測量的準(zhǔn)確性、參數(shù)的可靠性不能得到保證。為使電子天平在實際應(yīng)用中的質(zhì)量得到有效控制，本文就電子天平的計量檢定以及應(yīng)注意的問題與大家共同探討。如何對電子天平進(jìn)行分級和判定其各項允差：目前生產(chǎn)電子天平的廠家比較多，有個別廠

10、家在產(chǎn)品說明中未能詳細(xì)的標(biāo)識其性能指標(biāo)，或者是標(biāo)識不規(guī)范、不統(tǒng)一，有的給出級別，有的不給出級別。比如有的電子天平明確了實際標(biāo)尺分度值，而未標(biāo)明它的檢定分度值，這對于使用者來說會誤以為，認(rèn)為電子天平能分辨出最小的值就是它本身能夠稱量的準(zhǔn)確數(shù)值。而對于計量檢定人員來講，確定電子天平的檢定標(biāo)尺分度值非常關(guān)鍵，因為是用來評定其準(zhǔn)確度級別以及最大允許誤差的依據(jù)：在計量檢定中若各項參數(shù)指標(biāo)的最大示值誤差均不大于，我們確定；如果各項參數(shù)指標(biāo)最大示值誤差均小于，我們確定。有時還需根據(jù)具體情況而定，比如當(dāng)：時，5D；：時，?？傊?，在對檢定標(biāo)尺分度值的劃分上應(yīng)按照以下形式：1×10或2×10或

11、5×10，為正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零）。 我們把除了以外的情況都?xì)w為，其中以最為常見。以下是根據(jù)檢定分度值來對電子天平進(jìn)行等級劃分及其最大允許誤差的歸納總結(jié)。電子天平計量性能檢定的主要內(nèi)容在日常的周期檢定和常規(guī)的產(chǎn)品質(zhì)量檢查中，一般需要檢定以下幾項內(nèi)容：天平靈敏度、鑒別力的檢定；天平各載荷點的最大允許誤差 （稱量線性誤差）的檢定；天平重復(fù)性的檢定；天平的偏載或四角誤差的檢定；天平配衡功能的檢定。電子天平靈敏度、鑒別力的檢定：電子天平的靈敏度一般指分度靈敏度，其在數(shù)值上應(yīng)正好等于該天平相應(yīng)載荷的檢定分度值。對具有數(shù)字指示和自動或半自動校準(zhǔn)裝置的電子天平，可以免檢該天平的靈敏度。當(dāng)電子天平檢定

12、分度值時，可以測定其鑒別力，方法如下：在空載或加載時處于平衡狀態(tài)的電子天平上，把相當(dāng)于數(shù)字標(biāo)尺分度值倍的一個外加載荷（），輕緩地加放在天平稱盤上時（或從其上取下），原來的天平示值必須有所變化。電子天平各載荷點的最大允許誤差的檢定：首先開機(jī)預(yù)熱，然后按照說明書的操作程序?qū)﹄娮犹炱竭M(jìn)行校準(zhǔn)（這一步很關(guān)鍵），校準(zhǔn)完畢，顯示零位。從零載荷開始，逐漸單調(diào)往上加載，直至加到天平的最大稱量值時，然后再逐漸單調(diào)卸載，直至零載荷為止。在檢定過程中，由檢定操作人員視天平具體情況選取載荷點（這在檢定規(guī)程中未明確給出），但以下幾個載荷點應(yīng)必須進(jìn)行檢定：（）空載。（）全載。（）最小稱量（級天平：；級天平：；級天平：；級

13、天平：）。（）影響天平誤差值的“拐點”所對應(yīng)的那些載荷，比如級天平：、；級天平：、；級天平：、等。 誤差計算分兩種情況：（）時，示值誤差計算公式應(yīng)為（：天平示值誤差，：天平指示值，天平稱盤上所加載荷）；（）當(dāng)時，示值誤差計算公式應(yīng)為（?）（：電子天平實際標(biāo)尺分度值，：在天平稱盤上為示值湊整而添加的載荷）。不論哪種情況，要求所得各載荷點的誤差均小于規(guī)程中所規(guī)定的允許誤差。電子天平重復(fù)性檢定：電子天平重復(fù)性檢定應(yīng)在空載和加載狀態(tài)下進(jìn)行，加載的載荷有兩種：一種是全載，一種是半載。要求檢定中分別對加載和空載的平衡位置進(jìn)行讀數(shù)并記錄，同時注意每加一次載荷均應(yīng)返零一次。要求對同一載荷多次衡量結(jié)果之間的差值

14、，不得超過天平在該載荷時的最大允許誤差的絕對值。電子天平偏載檢定（四角誤差檢定）：對于標(biāo)準(zhǔn)天平，試驗載荷等于天平的最大稱量，其四角誤差等于最大示值減最小示值。對于工作用天平，試驗載荷等于天平最大載荷的三分之一，其四角誤差等于各點的示值與中心點的示值之差中的最大者。電子天平配衡功能的檢查：對于新購置的電子天平應(yīng)檢查其配衡功能，一般選取兩個載荷點，即：（?），（?）。在相同載荷下所得兩結(jié)果之間的差值，不得超過該載荷時的最大允許誤差的絕對值。電子天平在檢定中需要注意的問題：如何選取標(biāo)準(zhǔn)砝碼？選取的標(biāo)準(zhǔn)砝碼可以是級砝碼，也可以是等砝碼，但它的誤差（對于級砝碼為質(zhì)量允差，對于等砝碼為檢定精度）不得大于被

15、檢天平在該載荷下的最大允許誤差的?。其次，標(biāo)準(zhǔn)砝碼的量程能夠覆蓋到電子天平的最大稱量范圍。電子天平的免檢問題：（）當(dāng)?shù)碾娮犹炱?，可以免檢該天平的鑒別力；（）當(dāng)?shù)碾娮犹炱?，可免檢該天平的鑒別力；（）對于具有數(shù)字指示和自動或半自動校準(zhǔn)裝置的天平，可以免檢該天平的靈敏度。出具檢定證書應(yīng)規(guī)范化：電子天平檢定完畢后，應(yīng)根據(jù)實際檢定結(jié)果出具檢定證書或檢定結(jié)果通知書。筆者認(rèn)為出具證書是一項非常嚴(yán)肅且應(yīng)負(fù)法律責(zé)任的事情，首先格式要規(guī)范，內(nèi)容須涵蓋中“”要素的全部信息?校準(zhǔn)（檢定）或測試的結(jié)果應(yīng)準(zhǔn)確、客觀。 計件功能利用電子天的計件功能可以快速的得出一堆物件里的單體個數(shù)。 例如某倉庫新進(jìn)來一批M3的螺母，大概數(shù)

16、量是五千只。要知道具體的螺母個數(shù)，如果用人工去數(shù)的話，將要花去大量的時間，而且差錯率高。如果利用電子天平的計數(shù)功能則事倍功半。上海恒平科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的電子天平的計數(shù)原理如下。取10個螺母作為樣品放于天平上，調(diào)出天平的計數(shù)功能，此時天平顯示“10”表示當(dāng)前的個數(shù)是10，拿走樣品天平顯示“0”，然后放上一包要計數(shù)的螺母，此時天平的顯示值即為該包螺母的個數(shù)。方便簡單而且準(zhǔn)確。用電子天平計件要求物體的個體質(zhì)量差異不能太大，單個質(zhì)量大于天平分度值的10倍以上。如果要計數(shù)物體比天平分度直小，則可以取10個樣品的整數(shù)倍作為計數(shù)樣品。如2倍、5倍、10倍等等，總之取樣數(shù)越多，計件的準(zhǔn)確度就越高。最終天平

17、的顯示個數(shù)乘以倍數(shù)則為該批被測物的總件數(shù)。 常見問題1開啟問題_開啟后完全無顯示：（1）電源插座上沒有220V電流接通交流電座；（2）交流適配器出錯，選擇適合我國工作的220V交流適配器（外接變壓器）；AB-S/A8-1.4v50/60HZ6VA；PB-S/A9.5-20VDC6W；AB/PB/GB9.5-14.5V50/60HZ1.5VA；（3）交流適配器燒毀，更換交流適配器；2開啟問題_開啟后完全無顯示（1）校準(zhǔn)數(shù)據(jù)丟失，重新校準(zhǔn)天平；（2）瞬時干擾影響；3開啟問題_開啟后完全無顯示：采用內(nèi)校的天平，AB-S/A，PB-S/A；采用外校的天平，AB/PB/GB/SB；（1）天平放置環(huán)境太差

18、防風(fēng)窗未關(guān)閉，改善天平的放置環(huán)境，關(guān)閉所有防風(fēng)窗（2）校準(zhǔn)特點：AB-S/A天平1小時預(yù)熱后，做第一次自動校準(zhǔn)；第二次環(huán)境是天平開啟2小時后；然后天平保持通電狀態(tài)150小時后，準(zhǔn)時自動校準(zhǔn)如有需要，可以隨時手動觸發(fā)校準(zhǔn)（內(nèi)校）。PB-S/A天平開啟后就自動校準(zhǔn)，如有需要， 也可以隨時手動觸發(fā)校準(zhǔn)（內(nèi)校）。AB/PB/GB/SB只能進(jìn)行外校。（3）校準(zhǔn)出錯：AB/PB/GB/SB用了錯誤、的外部砝碼進(jìn)行外校。在進(jìn)入外校程序時，天平會出現(xiàn)一個閃動的砝碼數(shù)值，使用這一數(shù)值的砝碼進(jìn)行外校。（4）AB-S/APB-S/A天平顯示器右上方出現(xiàn)“CALL”：當(dāng)顯示器上出現(xiàn)”CALL“時，顯示器使天平現(xiàn)在工作不準(zhǔn)了，需要做內(nèi)校了。作完內(nèi)校后“CALL”會自動消失。4開啟問題_開啟后完全無顯示（1）天平放置的環(huán)境太差改善環(huán)境；（2）天平菜單中的參數(shù)設(shè)置不好調(diào)入菜單后，用“RESET”功能，正確退出菜單，回到出廠設(shè)置；（3）稱重室內(nèi)留有手的體溫盡量減少這一人為