天平基礎(chǔ)知識(shí)

奧豪斯儀器(上海)有限公司

天平培訓(xùn)材料天平基本原理機(jī)械天平:杠桿原理,彈簧原理電子天平:電磁補(bǔ)償原理,應(yīng)變電阻原理,振弦原理電磁補(bǔ)償原理天平用電磁力平衡被稱物的重量

d=實(shí)際分度值天平可以顯示的最小讀數(shù)或兩個(gè)顯示讀數(shù)之間的最小增量

e=檢定分度值

OIML國(guó)際法定計(jì)量組織/合法貿(mào)易結(jié)算接受的儀器可讀性；是經(jīng)檢定認(rèn)證后的任意兩個(gè)顯示讀數(shù)之間的最小增量中國(guó)計(jì)量檢定規(guī)程有關(guān)規(guī)定：有刻度、有輔助裝置的天平，其檢定分度值e應(yīng)當(dāng)滿足：d<e≤10d天平技術(shù)指標(biāo)_分度值天平的分類和等級(jí)天平可分為“標(biāo)準(zhǔn)天平”和“工作用天平”.凡直接用于檢定傳遞砝碼質(zhì)量量值的天平均稱為“標(biāo)準(zhǔn)天平”,如比較器。其他的天平,一律稱為“工作用天平”.天平可分為級(jí)IIIIIIIIII天平等級(jí)的判斷n.檢定分度數(shù)Max.最大稱量e.檢定標(biāo)尺分度值n=Max/e例如:CP214d=0.1mg,e=1mgn=200/0.001=2x105對(duì)照下表,得出CP214屬于級(jí)天平.I準(zhǔn)確度級(jí)別最大稱量和所對(duì)應(yīng)的檢定分度值之比

n≥5×104n≥5×103n≥5×102n≥50IIIIIIIIII天平等級(jí)的判斷判斷天平好壞的標(biāo)準(zhǔn)1.偏載檢驗(yàn)（四角誤差）偏載檢驗(yàn)指在秤盤上有規(guī)律地改變同一載荷位置，確定天平的示值是否不受載荷分布方式影響的一種檢驗(yàn)。天平的四角誤差是指各偏載點(diǎn)示值與中心點(diǎn)示值之差。用于檢驗(yàn)四角誤差的試驗(yàn)載荷等于天平最大稱量的1/3。（奧豪斯生產(chǎn)時(shí)使用半載，誤差范圍±3d.）雙量程天平檢定四角誤差應(yīng)該當(dāng)作兩臺(tái)天平按不同的量程分別檢定。四角誤差測(cè)量點(diǎn)判斷天平好壞的標(biāo)準(zhǔn)2.示值誤差（線性誤差）線性檢定是指加載試驗(yàn)時(shí)，所加載荷與相應(yīng)示值之間的線性關(guān)系好壞的一種評(píng)估，常用天平示值與理想線性示值即從零載到最大稱量的連線之間的正或負(fù)最大偏差值表示。非線性帶典型線性理想線性質(zhì)量顯示值線性檢定方法1.直接比較法清零，并記錄零載示值0；逐漸單調(diào)往上加載，直到天平最大稱量，并記錄個(gè)測(cè)量點(diǎn)的示值；其后，逐漸單調(diào)卸載，直到零載荷為止，并記錄個(gè)測(cè)量點(diǎn)的示值；誤差計(jì)算：根據(jù)天平的最大允許誤差范圍，逐點(diǎn)比較各載荷加載示值誤差和卸載誤差是否超過(guò)相應(yīng)的允差范圍。線性校準(zhǔn)

線性校準(zhǔn):通過(guò)對(duì)全量程范圍內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)的稱量結(jié)果的線性化來(lái)消除誤差，使得顯示稱量結(jié)果與參考質(zhì)量的比例接近1:1。

天平的線性誤差通常為“S”型，即低量程范圍內(nèi)稱量值偏小，高量程范圍稱量值偏大重復(fù)性檢定

重復(fù)性誤差指相同載荷在相同的稱量條件下在同一測(cè)量點(diǎn)多次測(cè)量結(jié)果的差值不得大于該載荷點(diǎn)下最大允許誤差的絕對(duì)值。相同測(cè)量條件包括：測(cè)量?jī)x器、測(cè)量程序、操作者、測(cè)量地點(diǎn)、環(huán)境條件等天平重復(fù)性的優(yōu)劣不僅取決于天平本身的性能，還取決于稱量的環(huán)境條件、檢定操作人員的熟練程度等因素試驗(yàn)載荷應(yīng)選擇80%-100%最大稱量的單個(gè)砝碼，測(cè)試次數(shù)不少于6次。天平重復(fù)性等于Emax-Emin,式中Emax為加載時(shí)天平示值誤差的最大值，Emin為加載時(shí)天平示值誤差的最小值，Emax-Emin≤│MPE│重復(fù)性檢定奧豪斯公司重復(fù)性檢定均采用滿載，反復(fù)10次加載，卸載。分別記錄10次加載示值，10次空載示值。重復(fù)性檢定采用一倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差（1S）值。1S≈1/3MPE標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算公式：

重復(fù)性檢定式中：n—測(cè)量次數(shù)

—算術(shù)平均值

xi—測(cè)得的每次加載示值或空載示值

各級(jí)天平最大允許誤差MPE最大允許誤差(以檢定標(biāo)尺分度值e表示載荷m

以檢定標(biāo)尺分度值e表示新生產(chǎn)新進(jìn)口修理后使用中+/-0.5+/-10<m≤5×1040<m≤5×1030<m≤5×1020<m≤50+/-1+/-25×104<m≤2×1055×103<m≤2×1045×102<m≤2×10350<m≤2×102+/-1.5+/-32×105<m2×104<m≤1×1052×103<m≤1×1042×102<m≤1×103I級(jí)II級(jí)III級(jí)IIII級(jí)各級(jí)天平最大允許誤差MPE例如：200克0.0001天平,d=10-4g,e=10-3g0<m≤5×104×e,0<m≤50g,適用誤差+/-0.5e即+/-5d5×104×e<m≤2×105×

e50g<m≤200g,適用誤差+/-1e即+/-10d2×105×e<m,200g<m,適用誤差+/-1.5e即+/-15d天平的最小稱量最小稱量：小于該載荷值時(shí)稱量結(jié)果可能產(chǎn)生過(guò)大的相對(duì)誤差。天平的最小稱量砝碼帶修正值及不確定度校準(zhǔn)證書(shū)的砝碼砝碼是一種復(fù)現(xiàn)質(zhì)量值的實(shí)物量具。它具有一定的物理特性和計(jì)量特性：形狀、尺寸、材料、表面狀況、密度、磁性、質(zhì)量標(biāo)稱值和最大允許誤差等１．沒(méi)有校準(zhǔn)證書(shū)

●不能用于

GLP,GMP等等

●不能用于證明２．帶校準(zhǔn)證書(shū)的砝碼

●具有可追溯行

●可以用于質(zhì)量保證

●可以用于證明文件怎樣選擇合適的校準(zhǔn)砝碼屬于法制計(jì)量范疇的根據(jù)OIML相關(guān)規(guī)定選擇合適的砝碼。屬于非法制計(jì)量范疇的，可以參考OIML相關(guān)規(guī)定選擇砝碼。砝碼天平的使用和常見(jiàn)故障天平的正確使用為何要強(qiáng)調(diào)天平預(yù)熱校準(zhǔn)天平的理由和必須性樣品和容器的物理性質(zhì)對(duì)天平稱量的影響天平最常見(jiàn)故障及維護(hù)保養(yǎng)正確使用電子天平通電，充分預(yù)熱天平運(yùn)動(dòng)天平校準(zhǔn)天平使用天平預(yù)熱天平電子天平?jīng)]有電源開(kāi)關(guān)，只要接通電源，立即開(kāi)始預(yù)熱。預(yù)熱開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)，天平顯示值有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)越來(lái)越大的單方向漂移，這是正?，F(xiàn)象，穩(wěn)定后，去皮回零。d≥0.1mg天平，建議預(yù)熱0.5-1小時(shí)

d≤0.01mg天平，建議預(yù)熱1-2小時(shí)

運(yùn)動(dòng)天平目的：使處于休眠狀態(tài)的天平逐步進(jìn)入工作狀態(tài)方法：用相當(dāng)于天平最大稱量的砝碼或物體在秤盤上反復(fù)加載和卸載10次或更多次，不在意天平的顯示值和是否回零d≥0.1mg天平，可以省略

d≤0.01mg天平，必須運(yùn)動(dòng)天平校準(zhǔn)天平應(yīng)用平衡原理工作的電子天平所稱量的是物體的質(zhì)量根據(jù)物體的質(zhì)量守恒定律，在任何地方稱量同一個(gè)物體，它的質(zhì)量應(yīng)是相同的只有通過(guò)天平的校準(zhǔn)技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)天平的理由各地的重力加速度g不相等，必須對(duì)指定的校準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量進(jìn)行重新賦值，得到一個(gè)新的流經(jīng)線圈的電流值在同一地方，由于溫度和各種漂移的影響，原來(lái)已校準(zhǔn)的天平也會(huì)發(fā)生變化，因此在使用前還要作校準(zhǔn)天平采用的校準(zhǔn)技術(shù)外部砝碼校準(zhǔn)簡(jiǎn)單內(nèi)部砝碼校準(zhǔn)FACT全自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)ProFACT專業(yè)的全自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)CalIntProFACTFACTCalExtFACT全自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)F.A.C.T.:FullyAutomaticCalibrationTechnology溫度漂移觸發(fā)的全自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)(如EP天平)采用內(nèi)置砝碼消除環(huán)境溫度漂移對(duì)稱量結(jié)果準(zhǔn)確性的影響稱量環(huán)境溫度漂移值>±2℃，天平啟動(dòng)自動(dòng)校準(zhǔn)

FACTFACT全自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)FACT:

環(huán)境溫度變化導(dǎo)致天平內(nèi)部傳感器溫度變化超過(guò)允許溫度公差范圍3時(shí)，天平啟動(dòng)自動(dòng)校準(zhǔn)；FACTProFACT專業(yè)的全自動(dòng)校準(zhǔn)術(shù)Pro.F.A.C.T.:ProfessionalFullyAutomaticCalibrationTech.溫度漂移和時(shí)間觸發(fā)的專業(yè)的全自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)采用2組內(nèi)置砝碼，還可實(shí)現(xiàn)天平的線性校準(zhǔn)功能溫度漂移值>±1.5℃，天平啟動(dòng)自動(dòng)校準(zhǔn)ProFACTProFACT的線性校準(zhǔn)功能內(nèi)置兩組砝碼校準(zhǔn)過(guò)程同時(shí)加載砝碼m1和m2分別加載砝碼m1分別加載砝碼m2校準(zhǔn)半載點(diǎn)使用天平依此完成上述三個(gè)步驟后，才能準(zhǔn)確穩(wěn)定地使用天平樣品和容器的物理性能對(duì)稱量的影響天平的安放環(huán)境不好樣品和容器的溫度樣品的水份增加或丟失樣品和容器的靜電現(xiàn)象樣品和容器的磁化樣品的稱量值顯示朝一個(gè)方向頻繁變化溫度

解決方法不要直接稱量從烘箱或冰箱里取出的樣品保持樣品同天平稱量室溫度相近使用鑷子夾取樣品不要把手放入天平稱量室防止稱量室升溫使用表面積小的樣品容器吸濕/蒸發(fā)樣品的稱量結(jié)果緩慢的增大或減少解決方法使用清潔干燥的稱量容器并保持稱盤上不粘有灰塵/污染物/水滴使用細(xì)頸容器給容器上蓋或上塞表示稱量穩(wěn)定的“*”出現(xiàn)，立即讀數(shù)靜電每次稱量容器都顯示不同的稱量結(jié)果稱量顯示不穩(wěn)定結(jié)果的重復(fù)性很差通過(guò)加濕機(jī)或適當(dāng)調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)來(lái)增加空氣濕度(理想的相對(duì)濕度為45%-60%)加屏障隔絕靜電力(把稱量容器放在金屬盛器中)使用不同的稱量容器塑料玻璃金屬差好非常好使用工業(yè)抗靜電槍給天平接地解決方法磁性樣品的稱量結(jié)果依

賴它在稱盤上的位置稱量結(jié)果的重復(fù)性差解決方法對(duì)鐵制或鐵合金磁性樣品(鐵/鋼/鎳等)進(jìn)行脫磁加大樣品與稱盤間的距離使用天平的下稱鉤把樣品放在導(dǎo)磁合金制的盛器里天平的常見(jiàn)故障天平稱量不穩(wěn)定天平稱量不穩(wěn)定天平稱量不穩(wěn)定空載時(shí)0.0000g單方向漂移空載時(shí)0.0000g雙方向漂移稱量時(shí)稱量結(jié)果走字開(kāi)機(jī)時(shí)出現(xiàn)Erro8.4

稱量室內(nèi)該不該放置干燥劑空載時(shí)0.0000g單方向漂移天平在預(yù)熱過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)單方向漂移使用時(shí)

d≥0.1mg天平，建議預(yù)熱0.5-1小時(shí)

d≤0.01mg天平，建議預(yù)熱1-2小時(shí)

計(jì)量時(shí)

d≥0.1mg天平，建議預(yù)熱3-4小時(shí)

d≤0.01mg天平，建議預(yù)熱4-5小時(shí)空載時(shí)0.0000g雙方向漂移天平的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不當(dāng)天平放置的環(huán)境不好：氣流，震動(dòng)，溫度波動(dòng)，工作臺(tái)不穩(wěn)固，外部強(qiáng)磁場(chǎng)干擾防風(fēng)玻璃門沒(méi)有關(guān)好稱量時(shí)稱量結(jié)果走字天平的內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不當(dāng)天平放置的環(huán)境不好：氣流，震動(dòng)，溫度波動(dòng)，工作臺(tái)不穩(wěn)固，外部強(qiáng)磁場(chǎng)干擾天平?jīng)]有充分預(yù)熱防風(fēng)玻璃門沒(méi)有關(guān)好樣品和容器的物理性能影響開(kāi)機(jī)時(shí)出現(xiàn)Erro8.4天平秤盤與天平不匹配天平秤盤沒(méi)有安裝到位，與防風(fēng)圈有擦碰天平通電前，秤盤上留有容器，破壞了天平的平衡天平內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)最典型的現(xiàn)象稱量室內(nèi)該不該放置干燥劑

.濕干天平的常見(jiàn)故障天平稱量結(jié)果不準(zhǔn)天平?jīng)]有進(jìn)行校準(zhǔn)外校砝碼不準(zhǔn)內(nèi)校砝碼不準(zhǔn)天平的四角誤差超差天平的線性誤差超差天平的保養(yǎng)維護(hù)/清潔持續(xù)通電狀態(tài)避免過(guò)度超載天平的校準(zhǔn)和檢驗(yàn)按出廠標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整天平應(yīng)當(dāng)注意時(shí)刻保持清潔應(yīng)用天平提供的清潔刷定期清掃稱量盤,防風(fēng)罩,稱量室以及天平操作平臺(tái);同時(shí)應(yīng)注意保持稱量環(huán)境的清潔。不潔是引起天平損壞的主要原因之一穩(wěn)定的電源供應(yīng)長(zhǎng)期通電使得天平內(nèi)部形成溫度平衡從而有助于讀數(shù)穩(wěn)定并延長(zhǎng)天平的使用壽命；日常稱重應(yīng)注意始終讓天平保持在待機(jī)狀態(tài)（關(guān)閉但保持通電狀態(tài)）避免過(guò)度超載超載損壞天平內(nèi)部元件.降低天平使用壽命.Maintain如何保養(yǎng)內(nèi)校天平：假設(shè)在同一地點(diǎn)擺放，天平每隔11小時(shí)或者溫度變化1.5℃建議校準(zhǔn)一次即每日開(kāi)機(jī)后，做一次自動(dòng)校準(zhǔn)試用于對(duì)稱量準(zhǔn)確