天平測量結(jié)果差異的成因分析

1、<p>　　天平測量結(jié)果差異的成因分析</p><p>　　摘要：電子天平作為現(xiàn)代化實驗室常用測量工具，其具有操作簡單、速度穩(wěn)定、讀數(shù)精度高等優(yōu)勢，在工業(yè)、科學研究和計量領(lǐng)域有廣泛的應用。而電子天平在實際應用過程中會有不同程度誤差的出現(xiàn)，為了確保測量結(jié)果的準確性，有必要對影響天平測量結(jié)果的相關(guān)因素進行分析，并采取有效措施，減少測量結(jié)果誤差。本文以電磁式電子天平為主線，對電子天平原理和影響天平測量結(jié)果差異

2、因素進行分析，以期為天平測量結(jié)果方面的研究工作提供依據(jù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：天平測量；結(jié)果差異；成因 </p><p>　　電子天平是用于稱量物體質(zhì)量的工具，其一般是用應變式傳感器、電容傳感器、電磁平衡式傳感器制成的。應變式傳感器天平結(jié)構(gòu)相對簡單，造價也較低，但精度有限，無法更好滿足人們對測量結(jié)果高精準需求。而電磁平衡傳感器電子天平稱量準確可靠、顯示快速清晰且?guī)в凶詣訖z測系統(tǒng)、

3、校準裝置和超負載裝置，符合現(xiàn)代化需求。下文對與電磁式電子天平測量結(jié)果差異相關(guān)的內(nèi)容進行分析。 </p><p>　　一、電子天平工作原理 </p><p>　　1.電磁力原理公式 </p><p>　　電磁式電子天平現(xiàn)代化電子天平中精度相對較高的天平，它采用的是電磁力平衡式傳感器，與電子秤不同之處是電磁式電子天平采用的是電磁力原理，而電子秤只是電阻應變式傳感器輸出。

4、電磁力原理公式為： </p><p>　　F=BLIsinθ </p><p>　　其中F是電磁力，B是磁感應強度，L是受力導線的長度，I是經(jīng)過導線的電流強度，θ是通電導體與磁場之間的夾角。從公式中可以看出，F(xiàn)值與B、L、I、sinθ值成正比，原因是已設定好的傳感器感應線圈規(guī)格和尺寸是固定的，B、L值也不會改變，當θ為90度時，sinθ=1，F(xiàn)與I成正比。 </p><

5、p>　　2.電子天平構(gòu)成及原理 </p><p>　　電子天平是由電源、電磁力平衡傳感器、光電傳感器、鍵盤、顯示器和控制電阻組成的，其原理是基于電磁力原理公式，當天平處于空載狀態(tài)時，電磁力平衡式傳感器處于平衡狀態(tài)，加載后感應線圈位置則會發(fā)生改變，光感器中的光敏三級管所接收的光線強度也會有所變化，輸出電流也會隨之改變，這時改變量經(jīng)過處理器處理好后，電磁圈電流大小會受到控制，并使使電磁力平衡式傳感器重新處于平衡

6、狀態(tài)，這時微處理器會將電磁線圈的電流變化量轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，迅速的將數(shù)值顯示在屏幕上。 </p><p>　　二、影響電子天平測量結(jié)果的因素及解決方法 </p><p>　　影響電子天平測量結(jié)果差異的因素比較多，電磁式電子天平實際稱量過程中，會出現(xiàn)單方向緩慢漂移并將錯誤值顯示在屏幕上，造成這種誤差原因從大的角度來說是性能因素引起的，即溫度因素、環(huán)境因素、靜電因素和維護校定因素。 </p

7、><p><b>　　1.溫度因素 </b></p><p>　　電磁式電子天平通電后，受環(huán)境和過流元件發(fā)熱的影響，如果預熱時間較長或不夠，在電磁力的影響下，樣品與周圍環(huán)境之間的溫度會存在差異，在溫差的影響下可能會使順沿稱量容器出現(xiàn)氣流，并沿著容器側(cè)部流動產(chǎn)生向上或向下的力，從而使稱量結(jié)果不準確。這種向上向下的力會產(chǎn)生一種效應，也稱動態(tài)浮力，這種效應在溫度未達到平衡之前不

8、會消失，持續(xù)下去將會導致多種問題，可能會使電磁式天平稱量結(jié)果出現(xiàn)差異。 </p><p><b>　　措施： </b></p><p>　　電子天平使用前是需要預熱的，每一臺天平的預熱時間根據(jù)自身性能確定，正常情況下，天平的準確度越高，預熱的時間就越長，預熱時可以參考說明書進行，如果電子天平實際分度值不小于0.01mg時，預熱時間需為5小時，精度低的則視情況盡量減少預

9、熱時間；如果實際分度值不大于0.001mg時為微量、超微量電子天平，預熱時間應多于24小時。實際使用中從冰箱或干燥爐取出樣品不宜直接使用，而加熱到適合的溫度后，才可以用鑷子夾取樣品并將樣品放入面積小且去皮的容器中，在這里應該注意的是不能將手放入稱量室內(nèi)，以減少因溫度因素而使天平測量結(jié)果不準確。 </p><p><b>　　2.環(huán)境因素 </b></p><p>　　

10、環(huán)境因素也可以稱為吸濕揮發(fā)因素，其主要表現(xiàn)為天平屏幕顯示值呈單方向持續(xù)漂移趨勢，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是測量的樣品發(fā)生物質(zhì)揮發(fā)、損耗或樣品稀釋空氣中的水蒸氣使自身質(zhì)量增加。 </p><p><b>　　措施： </b></p><p>　　選用樣品承重容器時，盡量選擇窄徑且?guī)w子或塞子的容器，并對去皮容器進行清潔和干燥，避免秤盤中的積塵或水滴，而影響天平測量結(jié)果。選

11、擇燒瓶時，盡量選擇有圓形底座的燒瓶，使用時不選擇木塞和紙板，以免增加或減少水分。最好選用XP電子天平專用圓底燒瓶，其優(yōu)勢是便于稱量。同時應該注意的是選用稱量容器時盡量避免選擇較大的容器，這樣容易造成揮發(fā)或吸濕引起的測量誤差。 </p><p><b>　　3.靜電因素 </b></p><p>　　靜電問題主要表現(xiàn)在每一次稱量樣品時會出現(xiàn)不同的測量結(jié)果，且天平顯示的示

12、值不準確，從而使稱量結(jié)果出現(xiàn)重復性誤差。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是去皮容器或樣品本身帶有靜電，去皮容器一般是由玻璃、塑料、粉末或顆粒狀物質(zhì)等低導電材料制成的，自身無法或非常緩慢的排除靜電電荷。如果容器搬運或容器原料運輸過程中發(fā)生摩擦，且處于低于40%相對濕度干燥空氣狀態(tài)下，樣品與環(huán)境之間會產(chǎn)生靜電，加大靜電重復性誤差風險。這種問題一般在分析類天平、微量電子天平工作時出現(xiàn)的比較多。 </p><p><b>

13、;　　措施： </b></p><p>　　根據(jù)上述現(xiàn)象一可以用增加大氣濕度的方法解決，因靜電放電在冬季較為常見，可以將樣品和天平放置在有空調(diào)的房間內(nèi)，并通過調(diào)節(jié)空調(diào)來增加大氣濕度，使相對濕度在45%-60%之間，以減少因靜電而導致的測量結(jié)果誤差；二可以使用塑料和玻璃以外材質(zhì)的容器，畢竟塑料和玻璃容易產(chǎn)生靜電，如果條件允許，可以采用技術(shù)材料制成的去皮容器；三可以使用防靜電槍，但是市場上可以買到產(chǎn)品并非

14、在所有的情況下都能使用，梅特勒-托利多靜電裝置效果好，價格相對較高。此外，也可以將去皮容器放置在金屬容器內(nèi)，以減少靜電。 </p><p>　　4.校準和維護因素 </p><p>　　電磁式天平作為精度較高的電子天平，其有水平調(diào)整裝置和水準器，使用過程中是需要對天平的水平狀態(tài)進行檢查的，而實際應用過程中，一些使用者常忽視天平水平狀態(tài)檢查，是的電子天平移動而出現(xiàn)四角不平或不水平現(xiàn)象，最終導

15、致天平測量結(jié)果不準確；正常情況下，電子天平是需要進行定期檢驗的，一般電子天平在有效期內(nèi)稱量結(jié)果是準確的，但是為確保稱量準確性，也需要進行檢定，而一些使用者認為天平在有效期內(nèi)不會出現(xiàn)質(zhì)量問題，不重視甚至不對天平進行校準，要知道天平在人為、環(huán)境因素下，其計量會發(fā)生細微的變化。為了確保稱量準確性，即便在有效期內(nèi)也需要對天平進行校準。 </p><p><b>　　措施： </b></p>

16、;<p>　　天平每一次使用前必須進行校準，必要的時候多次進行校準，校準選用的砝碼必須選用等級較高的，等級較高的砝碼誤差性相對較小。另外還應該定期將天平送至質(zhì)監(jiān)部門進行檢定，這樣出現(xiàn)問題后可以及時檢測，以免造成測量誤差。 </p><p><b>　　結(jié)束語： </b></p><p>　　綜上所述，影響電子天平測量結(jié)果差異因素很多，不僅有溫度、環(huán)境因素

17、，還有靜電因素、維護檢定因素。電子天平使用過程中，不管是哪一種因素引起的，都會帶來不同程度的誤差，從而無法得到準確的數(shù)據(jù)。上文對可能引起電子天平誤差因素進行分析，對解決時下可能出現(xiàn)的問題有一定幫助。而隨著時代不斷的發(fā)展，可能出現(xiàn)新的問題，需要進一步對電子天平進行研究和改進。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]蕭銅，楊惠敏，劉

18、強.電子天平測量結(jié)果不確定度的研究[J].中國測試技術(shù).2007（09）. </p><p>　　[2]張思美，李茂.一種電子天平測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理優(yōu)化方法[J].計測技術(shù).2011（12）. </p><p>　　[3]楊力.電子天平示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定[J].煤質(zhì)技術(shù).2008（01）. </p><p>　　[4]錢承.電子天平示值誤差測量結(jié)果的不確