电子天平计量检定中的若干问题

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电子天平的检定与质量控制

作者：刘抗宏

来源：《电子世界》2013年第15期

【摘要】电子技术发展带来了电子天平的不断发展和完善，逐步形成取代机械天平之势。电子天平采用了现代传感器技术、电子技术和微型计算机技术，采用电磁平衡传感器的电子天平，其特点是称量准确可靠、显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。本文从电子天平原理出发，对电子天平的检定与质量控制的关系进行论述。

【关键词】电子天平；检定；质量控制

1.工作原理

电子天平是利用电磁力或电磁力矩补偿原理，实现被测物体在重力场中的平衡，来获得物体质量并采用数字装置输出结果的衡量仪器。电子天平一般采用应变式传感器、电容式传感器、电磁平衡式传感器。应变式传感器，由于其结构简单、造价低，但精度有限，在几年前不能做到很高精度；电容式传感器称量速度快，性价比较高，但也不能达到很高精度；采用电磁平衡传感器的电子天平，其称量准确可靠、显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。

高精度电子天平通常采用电磁力平衡式传感器，电磁感应式电子天平与电子秤不同。电子天平是利用电磁力平衡的原理进行设计的。根据电磁力公式：

F=BLIsinθ （1）

其中：F为电磁力；B为磁感应强度；L为受力导线的长度；I为流过导线的电流；θ为通电导体与磁场的夹角。

由公式（1）可知，F的大小与B、L、I及sinθ均成正，由于设计好的传感器，其感应线圈的规格尺寸已固定，所以其B、L均不再改变，而θ为90°，故sinθ=1，因此，F的大小与I成对应关系。

电子天平主要组成部分有：电源、电磁力平衡式传感器、光电传感器、键盘和显示器、控制电路。电子天平的基本工作原理是天平空载时，电磁力平衡式传感器处于平衡状态。加载后，感应线圈的位置发生改变。光电传感器中的光敏三极管所接收的光线强度的改变，其输出电流也改变，该变化量经微处理后，控制电磁线圈的电流大小，使电磁力平衡式传感器重新处于平衡状态。同时，微处理器将电磁线圈的电流变化量转变为数字信号，迅速在显示屏上显示出来。

浅析电子天平的检定

社会的发展离不开科技的支撑，随着科学技术日新月益的发展，电子天平也有了创新与进步，在实际应用中，有良好的效果，在医院、实验室等不同领域的各项工作中，起着非常重要的作用。电子天平与传统机械天平不同，自身优势较为明显，主要是操作简便、准确可靠、功能齐全、节省空间，通过电子天平的充分挖掘利用，已经极大的改变了人们的生活，使工作与生活有了更多方便，只有保证电子天平的精确可靠，才能实现公平合理，所以，电子天平的科学正确检定，受到了人们的关注与重视，良好的检测能够保证天平正常使用。文章主要就电子天平检定工作进行探讨，进一步提出检定措施与方法，保证天平的准确可靠性。

标签：电子天平；检定；分析

科技的不断进步与发展，使传统机械天平淡出市场与生活，而现代、自动、智能、精准的电子天平已经完全取代了传统机械天平，成为人们生活与工作的一个重要部分，已经越来越多的被应用到化验分析等工作中，为人们提供了极大的便利，而电子天平在长期使用后，或者是初次使用时，一定要严格进行检定，电子天平检定是一项重要的工作，只有全面保证检定效果，才能提升电子天平的准确性，而在电子天平的检定工作中，检定人员非常关键，只有检定人员认真、专业、熟练的操作，才能确保天平检定科学合理，高校精准，这是对检定人员的基本素质要求，同时也是技术标准，对电子天平进行检定的工作人员，需要严格培训，确保技术上的合理性。

1 电子天平

我们需要先了解一下电子天平，也就是说，对电子天平检定工作探讨前，要全面的对传统机械天平和电子天平的不同之处进行区别，这样才能做到心中有数。机械天平主要是利用重量的原理进行制造，衡量物体重量时，存在反映慢、操作复杂、数据不准等问题，在发展过程中，已经被更加先进的电子天平所取代，当前，传统的机械天平已经很少见了。电子天平主要是利用了电磁力平衡原理制造而成，在测量工作中，称量物体重力的天平为电子天平。之所以能够快速推广使用，主要是称量重量更加准确可靠、显示数据直接清晰、自动检测系统情况、简便校准装置和超载保护等良好的功能。通过电子天平的应用，能够快速称量物体质量和重量，制作方法不同，则可划分为应变式传感器、电容式传感器、电磁平衡式传感器等多种形式。应变传感器的结构较为简单、其整体造价不高，只是在精度上还不能完全有保证。对电子天平来说，精度非常重要，分为超微量电子天平、微量天平、半微量天平、常量电子天平、精密电子天平、分析天平等不同的形式。

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电子天平检定相关问题思考　

ＪＪＧ１０３６—２００８（电子天平》检定规程实施以来，笔　者在日常的检定工作中发现一些问题．并对具体工作　

中如何解决这些问题进行了思考．现与广大天平检定　

工作者一同探讨　

１．笔者曾检定过一台上海精密科学仪器有限公司　生产的ＪＡ１２００２型的①级电子天平．最大秤量为　

１２００ｇ，ｄ＝ｌＯｍｇ，ｅ＝ｌＯｄ。笔者￣Ｊ５００ｇ标准砝码测量角　

差，１０００ｇ砝码测重复性误差，用最小秤￣５００ｍｇ测得　

（　），测得结果除角差外，其他项目均合格，而且从检　

定数据看，该天平的性能比较稳定，但角差却超差了。　

角差的检定数据如表１所示　

表１角差的检定数据　位置　试验载荷　（ｇ）　示值，（ｇ）　ｌ　（’）０．５００３　Ｏ．５０　ｌ　５ｏ０．０ｏｌ２　４９９．９７　２　（　）Ｏ．５００３　０．５０　２　５０ｏ．ｏ０１２　４９９．９５　３　（　）Ｏ．５００３　Ｏ．５０　３　５０ｏ．ｏｏ１２　４９９．９７　４　（　）０．５００３　Ｏ．５０　４　５ｏ０．ｏ０１２　４９９．９６　５　（　）０．５００３　Ｏ．５０　５　５ｏｏ．ｏ０ｌ２　４９９．９７　

从表１可得出修正误差　分别为一３１ｍｇ、一５１ｍｇ、　

一３１ｍｇ、一４ｌｉｎｇ、一３１ｍｇ，其中最大值５１ｍｇ＞５０ｍｇ（最大　允许误差为±０．５ｅ）。而据了解。天平生产厂在调整角差　

时．采用中间值与四角值之差的方法调整．若按出厂　

方法，该天平四角最大值仅Ｙ￣Ｚ０ｍｇ，属合格范围。发现　这一问题后．经过探讨。认为该天平实际分度值为　

０．Ｏｌｇ，标准砝码的修正值精确到万分位。而天平示值　只能显示到百分位。因此。标准砝码的修正值可忽略　口王国君张新军　

不计。如此一来，天平的角差最大为５０ｍｇ，符合最大允　

许误差为±０．５ｅ的要求．应判定为合格天平　

２．按照ＪＪＧ１０３６—２００８．检定天平的重复性时．应选　

择８０％　１００％最大秤量的单个砝码．可是在日常检定　工作中，经常会碰到最大秤量为４００ｇ￣４０００ｇ的电子天　

分析电子天平的检定与校准

摘要：电子天平是一种精密的测量仪器，一般的电子天平是运用磁力原理实现对物体重量的测量。电子天平的校准分为外部校准和内部校准。内部校准是利用天平内部设置的校准砝码对天平误差进行修订，常规情况下按一下CAL键即可自动完成；外部校准是利用外部砝码对天平本身误差进行修正的过程。基于此，本文主要对电子天平的检定与校准做具体论述，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：电子天平;检定;校准

引言

电子天平将电子技术与传感技术等有效结合，具备了易操作、高自动、智能化高及称重速度快等优势。电子天平在投入使用后其计量性能及设计指标会不可避免的出现差异，不利于确保测量数据的准确性。因此，开展对电子天平的检定及校准具有重要的意义。

1电子天平的工作原理

电子天平的工作原理主要涉及到以下方面内容：电子天平一般都是使用的电磁力平衡的原理来称量物体的重量。当在秤盘上施加载荷时，秤盘的位置就会发生相应的变化，电子天平中的位置检测器会将秤盘位置发生的变化量通过PID调节器和放大器转换为电流信号，然后在采样电阻上将其转换为与载荷对应的电压信号，通过低通滤波器对电压信号进行滤波处理，然后由A/D转换器变成数字信号再经由计算机进行数据处理之后将数值显示在天平的电子屏幕上。电子天平一般还具有自动检测、自动校准和去皮等功能，超载或者故障时，电子天平还会发出警报。所以电子天平基本上实现了称重的智能化和自动化，很快就被广大的使用者接受。但是电子天平的功能越多，操作越方便，其内部系统就越复杂，仪器越精密。这就要求在使用电子天平的过程中，要轻拿轻放，防止撞击影响电子天平的精确度，对有腐蚀等特殊性质的物质进行称量时，要使用隔离保护物品，避免这类物质与天平托盘直接接触，称量后再进行去皮处理，避免托盘腐蚀影响天平称量的准确度。

2电子天平计量检定的意义

电子天平计量检定的意义主要涉及到以下方面：电子天平作为一种精密仪器而帮助各个机构完成质量的称量工作从而获得准确的数据，国家对电子天平的周期性检定工作提出了强制的规定和强制的要求，定期的对电子天平进行检定才能保证电子天平测量的准确性和测量的精度。准确的称量数据获取有助于科研、生产、新技术创新等各个领域的向前发展。如果由于某种原因电子天平无法进行准确的称量，对于科研和生产等多个方面的影响无疑是很严重的。国家采取强制性措施规定对电子天平进行出厂检定、进口检定、周期性检定。如果在出厂环节因为电子天平测量精度不高而流入市场，则会给使用者和使用单位增加很多重复性工作，甚至对一些单位的实验工作以及计量工作造成严重的后果。综上所述，电子天平的检定工作非常必要。