電子天平的校驗與質(zhì)量控制的關(guān)系 摘要:電子技術(shù)隨著時代的發(fā)展日新月異,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。電子天平采用了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和微型計算機(jī)技術(shù),具有操作簡便、稱量速度快、自動化程度高、智能化功能強(qiáng)度等機(jī)械天平*的*性。本文從電子天平原理出發(fā),對電子天平的校驗與質(zhì)量控制的關(guān)系進(jìn)行論述。 關(guān)鍵詞:電子天平；檢定；質(zhì)量控制 1.電子天平的原理 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。電子秤是使用電子天平是利用電磁力平衡的原理進(jìn)行設(shè)計的。根據(jù)電磁力公式：F=BLIsin￠(1) 其中：F為電磁力；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；L為受力導(dǎo)線的長度；I為流過導(dǎo)線的電流；￠為通電導(dǎo)體與磁場的夾角。由公式(1)可知，F的大小與B、L、I及sin￠均成正，由于設(shè)計好的傳感器，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￠為90°，故sinθ=1,因此,F的大小與I成對應(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，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，微處理器將電磁線圈的電流變化量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，迅速在顯示屏上顯示出來。 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目應(yīng)為 9項，檢定內(nèi)容主要包括：鑒別力、靈敏度、各載荷點zui大允許誤差、重復(fù)性、偏載檢查（四角誤差）和配衡功能檢查等。根據(jù)被檢天平的具體情況，并非每一項內(nèi)容都需要檢定，具體的檢定項目需要由電子天平的準(zhǔn)確度級別和檢定分度值決定，但對于日常周期檢定來說，主要進(jìn)行以下幾項驗定： 2.1鑒別力的檢定 對電子天平只有鑒別力是有意義的,因而不存在靈敏度的檢定問題。對鑒別力的檢定,比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄊ牵合葘⑾喈?dāng)于檢定載荷(規(guī)程指出載荷選用空載、全載或二者中一種)示值L的砝碼加在天平盤上(其中有10個d/10的小砝碼)，然后逐個取下d/10的小砝碼至顯示值變?yōu)?/span>L-d時，再加上一個d/10的小砝碼，此時將質(zhì)量為1.4d的砝碼輕輕加到稱盤上，顯示值應(yīng)變?yōu)?/span>L+d。但在一般情況下，在用電子天平的鑒別力不會有問題，所以多數(shù)情況下可以直接用質(zhì)量為1.4d小砝碼試一下即可,對于d≤1mg或e＞2d的電子天平,規(guī)程中說明允許免檢其鑒別力。 2.2各載荷點zui大允許誤差的檢定 電子天平的zui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，除按規(guī)程要求選取檢定點外，還應(yīng)根據(jù)被檢電子天平的e與d關(guān)系來確定是否應(yīng)該對每一被檢點采用附加小砝碼，尋求數(shù)字轉(zhuǎn)換點的方法來找到該檢定點的實際模擬值,以確定其示值誤差。 2.3天平重復(fù)性誤差的檢定與計算 重復(fù)性是描述電子天平在相同的測量條件下,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)性檢定在空載和加載狀態(tài)下進(jìn)行,測定次數(shù)應(yīng)根據(jù)電子天平準(zhǔn)確度級別的不同而異,檢定過程及數(shù)據(jù)處理方法按非自動天平檢驗規(guī)定進(jìn)行,對e≥5d的電子天平則可以省略用附加小砝碼尋求數(shù)字轉(zhuǎn)換點進(jìn)行湊整計算的過程,而直接用天平示值減去砝碼質(zhì)量值來計算重復(fù)性誤差。對重復(fù)性誤差可用極差法或標(biāo)準(zhǔn)偏差法來評定,但以極差法常用。 2.4偏載檢驗(四角誤差檢驗) 進(jìn)行此項檢驗，應(yīng)注意根據(jù)使用要求來確定是用滿載還是1/3FS作為檢驗載荷，因為不同的檢驗載荷zui終檢驗結(jié)果是不同的。同時非自動天平檢驗規(guī)定要求：標(biāo)準(zhǔn)天平四角誤差等于zui大值與zui小值之差：而非標(biāo)準(zhǔn)天平等于各點修正后的示值誤差中的zui大者,但規(guī)程允許用各點的示值與中心點的示值之差的zui大者作為四角誤差來簡化檢定程序。在實際檢定工作中，根據(jù)實際情況靈活操作。 2.5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：（1/3）Max，（2/3）Max。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zui大允許誤差的值。 3.電子天平的校正 衡量一臺電子衡器合格與否，還需綜合考慮其它技術(shù)指標(biāo)的。因存放時間較長，位置移動，環(huán)境變化或為獲得測量，電子衡器在使用前一般都應(yīng)進(jìn)行校正操作。校正方法分內(nèi)部校正和外部校正兩種。目前市場流通校正方法多種多樣，各個電子衡器生產(chǎn)廠家對此方面的研發(fā)各不相同，都在朝著著便于用戶操作方向發(fā)展。通常廠家在說明書中均有詳細(xì)操作步驟，因為電子衡器的校正較為專業(yè)，如果不仔細(xì)研讀說明書很容易忽略. 校準(zhǔn)方法分為內(nèi)校準(zhǔn)和外校準(zhǔn)兩種。 校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備： (1)天平已處于水平狀態(tài)。 (2)按說明書的要求進(jìn)行預(yù)熱。 (3)天平秤盤上無物品。 (4)關(guān)閉擋風(fēng)窗,在天平置零的情況下進(jìn)行。 下面以上海先悅衡器廠的xy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，若出現(xiàn)不是為零，則再清零，再重復(fù)以上校準(zhǔn)操作。 4.影響電子天平質(zhì)量控制的因素 4.1預(yù)熱 天平的預(yù)熱時間是保證天平示值穩(wěn)定的關(guān)鍵。預(yù)熱時間的長短除與天平的檢定分度值和檢定分度數(shù)有關(guān)，規(guī)程第 18 條規(guī)定天平檢定前應(yīng)預(yù)熱 0.5h 以上，但 0.5h 以上多長的預(yù)熱時間比較合適？這時就要根據(jù)各天平使用說明書上的要求，同時天平的預(yù)熱和天平的精度有密切的關(guān)系。 電磁力平衡式傳感器的溫度變化主要來源于環(huán)境溫度的變化和過流元件的發(fā)熱。電子天平的基本工作原理的平衡,一旦失衡,利用電磁力將天平重新拉回平衡。這個電磁力,是由流經(jīng)線圈中與物體質(zhì)量成正比的電流在*磁鋼的磁通B、流經(jīng)線圈中的電流I及線圈長度L成正比。當(dāng)天平處于預(yù)熱階段時,隨著內(nèi)部溫度升高,磁通B會逐漸下降,同時I也會減小,這樣就導(dǎo)致F變小,天平失去平衡,示值會呈現(xiàn)正的單方向漂移。電子天平在稱量前要充分預(yù)熱。只有經(jīng)過充分預(yù)熱,使磁鋼達(dá)到熱平衡,這一變化過程結(jié)束,天平才達(dá)到平衡。再利用置零/去皮功能,使顯示置零,此時天平才處于真正可使用狀態(tài)。 4.2預(yù)壓 天平在停止工作一段時間后可能進(jìn)入休眠狀態(tài)，為使天平盡快進(jìn)入工作狀態(tài)，檢定前用砝碼多次加載，否則天平進(jìn)程示值與回程示值之差將明顯增大，加載時不必在意稱量結(jié)果和回零情況。 4.3重力加速度的影響 電子天平主要采用電磁力平衡式傳感器實現(xiàn)被測質(zhì)量向重力再向電流信號的轉(zhuǎn)換,其測量結(jié)果與重力加速度密切相關(guān)。而重力加速度的大小與天平使用地點的緯度、海拔高度、地殼密度、地下水變化等諸多因素有關(guān),是隨地點而變的。因此,電子天平必須根據(jù)天平的使用地點實施重力加速度補(bǔ)償。 內(nèi)置校準(zhǔn)砝碼補(bǔ)償方法及其不足。目前的電子天平普遍采用內(nèi)置校準(zhǔn)砝碼的補(bǔ)償方法,即在電子天平內(nèi)部設(shè)置一個校準(zhǔn)砝碼,通過對校準(zhǔn)砝碼的稱量得出當(dāng)?shù)氐?/span>g值。這種補(bǔ)償方法需要增加電子分析天平的機(jī)械加載機(jī)構(gòu)和自校砝碼,因此提高了產(chǎn)品成本和工藝復(fù)雜性。而且,內(nèi)置砝碼在長期使用后,難以進(jìn)行砝碼檢定和表面清潔處理,易于造成電子分析天平的時漂誤差。 外附校準(zhǔn)砝碼補(bǔ)償方法。將校準(zhǔn)砝碼改為通用標(biāo)準(zhǔn)砝碼,作為電子分析天平的附件,直接通過稱盤加載稱量,可進(jìn)行重力加速度的自動校準(zhǔn),實現(xiàn)重力加速度對天平稱量影響的自動補(bǔ)償。由于外附校準(zhǔn)砝碼的準(zhǔn)確度能夠得到保證，重力加速度的補(bǔ)償精度高,已獲得廣泛應(yīng)用。 
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