精密電子分析天平的檢定

電子技術(shù)發(fā)展帶來(lái)了電子天平的不斷發(fā)展和完善，逐步形成取代機(jī)械天平之勢(shì)。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)，采用電磁平衡傳感器的電子天平，其特點(diǎn)是稱量準(zhǔn)確可靠、顯示快速清晰并且具有自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、簡(jiǎn)便的自動(dòng)校準(zhǔn)裝置以及超載保護(hù)等裝置。本文從電子天平原理出發(fā)，對(duì)電子天平的檢定與質(zhì)量控制的關(guān)系進(jìn)行論述。

工作原理

電子天平是利用電磁力或電磁力矩補(bǔ)償原理，實(shí)現(xiàn)被測(cè)物體在重力場(chǎng)中的平衡，來(lái)獲得物體質(zhì)量并采用數(shù)字裝置輸出結(jié)果的衡量?jī)x器。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，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，但精度有限，在幾年前不能做到很高精度；電容式傳感器稱量速度快，性價(jià)比較高，但也不能達(dá)到很高精度；采用電磁平衡傳感器的電子天平，其稱量準(zhǔn)確可靠、顯示快速清晰并且具有自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、簡(jiǎn)便的自動(dòng)校準(zhǔn)裝置以及超載保護(hù)等裝置。

高精度電子天平通常采用電磁力平衡

式傳感器，電磁感應(yīng)式電子天平與電子秤不同。電子天平是利用電磁力平衡的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的。根據(jù)電磁力公式

其中：F為電磁力；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；L為受力導(dǎo)線的長(zhǎng)度；I為流過(guò)導(dǎo)線的電流；θ為通電導(dǎo)體與磁場(chǎng)的夾角。由公式(1)可知，F(xiàn)的大小與B、L、I及sinθ均成正，由于設(shè)計(jì)好的傳感器，其感應(yīng)線圈的規(guī)格尺寸已固定，所以其B、L均不再改變，而θ為90°，故sinθ=1，因此，F(xiàn)的大小與I成對(duì)應(yīng)關(guān)系。

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(pán)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(hào)，迅速在顯示屏上顯示出來(lái)。

2.電子天平的檢定

根據(jù)檢定規(guī)程要求電子天平的檢定項(xiàng)目應(yīng)為4項(xiàng)，檢定內(nèi)容主要包括：外觀檢查、偏載誤差、重復(fù)性、示值誤差等。但對(duì)于日常周期檢定來(lái)說(shuō)，主要進(jìn)行以下幾項(xiàng)檢定：

2.1 示值誤差

電子天平的大允許誤差是指天平的線性度(或稱線性誤差)，它與天平的準(zhǔn)確度等級(jí)和稱量有關(guān)，目的是判定天平的示值誤差是否在規(guī)程規(guī)定的范圍之內(nèi)。在檢定時(shí)，根據(jù)規(guī)程分段進(jìn)行檢定。

2.2 重復(fù)性誤差

重復(fù)性是描述電子天平同一載荷多次稱量結(jié)果之間的差值，是衡量電子天平能否提供一致結(jié)果的能力。重復(fù)性檢定的試驗(yàn)載荷選取80%~100%大秤量的單個(gè)砝碼，測(cè)試次數(shù)不少于6次。

2.3 偏載誤差

試驗(yàn)選取1/3(大秤量+大加法除皮效果)的砝碼。優(yōu)選個(gè)數(shù)較少的砝碼。多個(gè)砝碼可以疊加。多個(gè)砝碼應(yīng)均勻分布在測(cè)量區(qū)域，單個(gè)砝碼放在測(cè)量區(qū)域的中心位置。

3.電子天平的校正

因存放時(shí)間較長(zhǎng)，位置移動(dòng)，環(huán)境變化或?yàn)楂@得測(cè)量，天平在使用前一般都應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)。(需要指出的是，電子天平開(kāi)機(jī)顯示零點(diǎn)，不能說(shuō)明天平稱量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，只能說(shuō)明天平零位穩(wěn)定性合格。因?yàn)楹饬恳慌_(tái)天平合格與否，還需綜合考慮其它技術(shù)指標(biāo)的符合性)。校準(zhǔn)方法分為內(nèi)校準(zhǔn)和外校準(zhǔn)兩種。目前各個(gè)電子衡器生產(chǎn)廠家對(duì)此方面的研發(fā)各不相同，都在朝著著便于用戶操作方向發(fā)展。通常廠家在說(shuō)明書(shū)中均有詳細(xì)操作步驟，在使用前應(yīng)仔細(xì)研讀說(shuō)明

書(shū)。校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備：

(1)天平已處于水平狀態(tài)。

(2)按說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行預(yù)熱。

(3)天平秤盤(pán)上無(wú)物品。

(4)關(guān)閉擋風(fēng)窗，在天平置零的情況下進(jìn)行。

下面以上海天平儀器廠JA1203型電子天平為例說(shuō)明如何對(duì)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(shí)，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(shí)就把準(zhǔn)備好“100g”校準(zhǔn)砝碼放上稱盤(pán)，顯示器即出現(xiàn)"----"等待狀態(tài)，經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)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，若出現(xiàn)不是為零，則再清零，再重復(fù)以上校準(zhǔn)操作。