天平的使用和维护

天 平

第一节 天平的分类、性能和选用

一 天 平 的 分 类

1.按结构原理分类

（1） 机械式天平 （杠杆天平）

1. 双盘等臂天平

2. 单盘不等臂天平

（2）电子天平

2.按精密度分类

特种准确度 高精密天平（I）

高准确度 精密天平（II）

中准确度 商用天平（III）

普通准确度 普通天平（IIII）

1.按结构原理分类

（1） 机械式天平 （杠杆天平）

1. 双盘等臂天平

2. 单盘不等臂天平

（2）电子天平

2.按精密度分类

特种准确度 高精密天平（I）

高准确度 精密天平（II）

中准确度 商用天平（III）

普通准确度 普通天平（IIII）

3.按称样量分类

1、超微量天平——超微量天平的最大称量是2至5g,其标尺分度值小于(最大)称量的10-6。

2、微量天平——微量天平的称量一般在3至50g，其分度值小于(最大)称量的10-5。

3、半微量天平——半微量天平的称量一般在20至100g，其分度值小于(最大)称量的10-5。

4、常量天平——此种天平的最大称量一般在100至200g，其分度值小于(最大)称量的10-5。 注 意 事 项

1.分析天平

机械分析天平 —— 用于分析的常量天平

电子分析天平 —— 是用于分析的常量天平、半微量天平、微量天平和超微量天平的总称

2.精密电子天平

精密电子天平——这类电子天平是准确度级别为Ⅱ级的电子天平的统称

二 天 平 的 主 要 指 标

1.最大称量（Max)

最大称量又称最大载荷，天平最大称量必须大于被称物体的可能质量。

2.分度值

实际分度值 (d) =精度值

检定分度值 (e)

3.秤盘直径（尺寸）和上方空间（放风罩高度）

4.天平的感量： 是指天平指针偏转一个分格时所加载的砝码数。数值小，说明天平的性能好，即仪器的分辨率高。天平的灵敏度与感量之间的关系互为倒数

5.天平的灵敏度： 天平的灵敏度通常是指在天平的一个盘上增加1mg重量时所引起指针偏转的程度,以分刻度/ 毫克表示。指针偏转程度越大,天平的灵敏度越高

偏差，误差类指标

重复性或标准偏差

重复性或标准偏差是表达天平是否达到所标精确度的指针.该指针不是一次

测量得来的,而是将连续n次测量的结果用统计学方法计算出标准偏差,即重复性指针. -X)2/(n-1)

e----重复性或标准偏差

X---每次测量结果的算术平均值

Xi--每次的测量结果

n----测量次数(国际n= 6 ,中国n=11 )

四角误差

将称量物体放在称盘上的不同位置,其测结果应大致相同,而允许有一定的偏差,这个值就是最大四角误差.四角误差的检测方法如下:

根据国际建议OIML所述是依据天平满量程的1/3重量及称盘半径1/3的位置来对天平进行测量,如图 所示:

四角误差的出现有些是由于传感器的结构与装配上产生的偏差所造成的,而最大的误差是由于上下连动杠杆的长度不一致所产生的.

5.4线性误差

天平本身的放大量与显示值不成线性变化,而是有偏差,即线性误差.这一误差是不能完全避免的,只能选择线性误系数小的组件以使误差尽量小.电子天平的线性误差的最大来源是由传感器内的永磁铁所产生的磁力线的非线性所引起的,这是不能避免的.为了保持天平的精度,赛多利斯公司设计了独特的自动跟踪补偿电路,原理如下:

由于放大组件和磁缸所产生的线性误差是在模数转换前,因此我们设计了一个线性补偿电路附加在模数转换器的共加点上将误差修正.我们可以调节可变电阻P1,调整所需要的补偿电压幅度以配合线性误差深度而使输入到模数转换器前已是一个没有偏差的仿真信号了

三 正 确 选 用 天 平

1.不能超载

2.不要使用精度不够的天平

3.也不要使用过高精度的天平（尽量高出精度值一位）

第二节 杠 杆 天 平

一 称 量 原 理

天平实际上是测量地球对放在称盘上的物体的引力即重力的仪器径纬度的不同, 各地的重力加速度(g～9.8m/s2)并不相同

杠杆原理： 当杠杆平衡时，两力对支点所形成的力矩相等。而由于地球

力×力矩=重力×重臂

P × a = Q × b

mp ×g × a = mq ×g ×b

mp =物体质量

mq =砝码质量

g =重力加速度

等臂天平称量原理

首先等臂天平的力矩和重臂是相等的

即 : a=b

实际中a和b是无法相等的，在称量时只能靠调整平衡螺帽进行平衡天平。（不等臂性误差）

其次，天平的水平（水平气泡）只有确保了水平也就是同一平面受地球引力相等，重力加速度一样。

在确保了天平的平衡之后，那么力就等于重力。也就是物体质量等于砝码质量 mp = mq 机 械 天 平 种 类

1.各种托盘天平

2.机械电光分析天平

普通电光分析天平

全自动电光分析天平

（双盘）

半自动电光分析天平

（双盘）

单盘精密天平

第三节 电 子 天 平

人们把用电磁力平衡来称物体质量的天平称之为电子天平。

特点：

1.性能稳定，灵敏度高，寿命长， 操作简便.

2.称量速度快，精度高.

3.有快捷的内校或外校功能。

4.智能化高.

5.量程，精度可变化

6.由对外连接端口，可进行数据传输，提高工作自动化。

1. 秤盘

秤盘多为金属材料制成 , 安装在天平的传感器上 , 是天平进行称量的承受装置。它具有一定的几何形状和厚度 , 以圆形和方形的居多。使用中应注意卫生清洁 , 更不要随意掉换秤盘。

2. 传感器

传感器是电子天平的关键部件之一 , 由外壳、磁钢、极靴和线圈等组成 , 装在秤盘的下方。它的精度很高也很灵敏。应保持天平称量室的清洁 , 切忌称样时撒落物品而影响传感器的正常工作。

一 电 子 天 平 结 构

3.位置检测器

位置检测器是由高灵敏度的远红外发光管和对称式光敏电池组成的。它的作用是将秤盘上的载荷转变成电信号输出。

4. PID 调节器

PID( 比例、积分、微分 ) 调节器的作用 , 就是保证传感器快速而稳定地工作。

5.功率放大器

其作用是将微弱的信号进行放大 , 以保证天平的精度和工作要求。

6.低通滤波器

它的作用是排除外界和某些电器元件产生的高频信号的干扰 , 以保证传感器的输出为一恒定的直流电压。

7.模数 (A/D) 转换器

它的优点在于转换精度高 , 易于自动调零能有效地排除干扰 , 将输入信号转换成数字信号。

8.微计算机

它是电子天平的数据处理部件 , 它具有记忆、计算和查表等功能 。

9. 显示器

现在的显示器基本上有两种 : 一种是数码管的显示器 ; 另一种是液晶显示器。它们的作用是将输出的数字信号显示在显示屏幕上。

10.机壳

其作用是保护电子天平免受到灰尘等物质的侵害 , 同时也是电子元件的基座等。

11.气泡平衡仪

作用是便于工作中有效的判断天平水平位置。

12. 底脚

电子天平的支撑部件 , 同时也是电子天平水平的调节部件 。

1.安装场所要求

一 电子天平的安装和使用方法

2.安装前清洁

电子天平的称量原理

电磁力式传感器

通电导体在磁场中做切割磁力线运动,将产生电磁力(洛仑兹力)

F:电磁力

I:电流强度

B:磁感应强度

与B的夹角

通电线圈在永磁铁的磁场中做切割磁力线运动,将产生电磁力.位置传感器，釆集由称盘

上放重物而引起的杠杆的位置变化数据,将其转化成电信号并经伺服放大器，加在线圈上,因此产生的电磁力必与被称物体的重力相平衡.线圈中的电流强度与精密电阻的电流强度相等.因此电阻上的电压值与被称物体的重量有确定的对应关系.釆集该电压信号并经模数转换和微处理器处理即可在显示器上显示出称盘上被称物体的重量.

为什么校准电子天平

电子天平实际上是测量地球对放在称盘上的物体的引力即重力的仪器, 而由于地球

径纬度的不同, 各地的重力加速度(g～9.8m2/s)并不相同, 在使用当地其称量准确度取决于

是否进行了正确的校正和校正砝码的精度, 假如您发现在广州经校正好的天平, 在当地称重

有一定误差, 这并不表示天平有任何故障, 请按各型号电子天平说明书上介绍的方法用计量

部门认可的标准砝码进行校正, 即可进行准确称量。

校准方法

存贮器EEPROM,用来存贮校准砝码值.这个值对于有无内装砝码天平都是一样的,区别只在于校准时是否需要另加砝码.首先,重量W=mg.各地g不同,因此相同质量的物体在不同地点的重量显示不同.因此天平使用地点变化天平便需要进行校准,以消除重力加速度g的影响.天平校准时,天平内的CPU微处理器进行计算分析,然后将标准砝码的重量值转换成二进制编码,贮存在EEPROM中.当我们进行称量时,被称量物体放在称盘上,CPU也进行同样的计算,再将计算出的结果与EEPROM中的校准参数进行比较,得出被称物体的重量. 内校 外校

砝码的使用

1. 砝码应保持清洁，勿沾有棉毛纤维、灰尘及化学药品。

2.使用砝码应用（骨质，塑料）镊子夹取。

3.砝码在使用一定时期后，要用擦镜纸才或绸布蘸无水乙醇揩拭。

4. 砝码有划伤，发生氧化污痕及砝码头松动等情况，要立即进行检定。合格的砝码才能使用。

第四节 称样方法与称量误差

一 直接称量方法

1.固定称样法（直接称量）

样品在空气中稳定，有合适的容器。

2.减量称样法

先称出称量瓶和样总重m前

再称出到样后称量瓶和样重m后

用m前-m后=m样

优点：减少样品和空气接触，降低样品污染。

3.特殊样品称量：

安培瓶法（使用于挥发性液体）

二 称 量 误 差

1.被称物情况变化影响。

样品吸附影响，（高温到低温，冷凝水）

（样品本身吸水，空气中二氧化碳等，浓 硫酸，固碱等）

样品挥发影响

温度变化影响，由于被称物温度和天平温度差异，引起热交换，引起天平传感器变化，空气气流变化造成称量误差。

环境影响

震动，气流，室温引起天平的变动性大。

空气浮动

空气浮力（大气压）变化引天平称量变化（要多进行效正）

操作者误差

电子天平常见故障及排出

1 显示屏不亮 ·

天平未正常接通电源 ·熔断丝损坏 检查未接通原因 ，重新接通 可调换一根，如再损坏，就必须送检修单位

2 称量显示不稳定（数据跳动）

不稳定，重复性差，不回零

天平预热时间不够。

天平室温度，湿度不稳定，有气流。

称量的样品或样品容器本身有温，湿度变化。

称量的样品或样品容器本身带有磁性物质或静电。

天平的防风罩内放有干燥挤，引起湿度变化，且空气干燥到一定程度易产生静电。 天平周围有强磁场或强干扰信号影响。

天平的称盘下面有异物与称尖或称盘接触。

天平的称盘，屏蔽环安装不正确，或者由于天平上盖与防风罩安装不合适使称盘与屏蔽环发生接触。

称重传感器问题。

电路问题。

3 去皮（清零） 不显示零

·工作台不稳固，去皮 （清零）操作用力太大 选择坚固工作台，去皮操作用力不要过大。

4称量结果不正确

·空称时天平不在零位 ·天平未经校准或使用的 校准砝码不准 空称时按去皮键（清零）。 用正确的校准砝码重新校准