影響電子天平準確性的因素分析

(一)預熱天平

  首先,電子天平在稱量前要充分預熱。電子天平的基本工作原理是平衡,一旦失衡,利用電磁力將天平重新拉回平衡。這個(ge) 電磁力,是由流經線圈中與(yu) 物體(ti) 質量成正比的電流在*磁鋼中產(chan) 生的。電磁力F的大小與(yu) 磁鋼的磁通量、流經線圈中的電流I及線圈長度L成正比,當天平處於(yu) 預熱階段時,隨著內(nei) 部溫度升高,會(hui) 逐漸下降,同時I也會(hui) 減小,這樣就導致F變小,天平失去平衡,示值會(hui) 呈現正的單方向漂移。隻有經過充分預熱,使磁鋼達到熱平衡,這一變化過程結束,天平才達到平衡。再利用回零/去皮功能,使顯示回零,此時天平才處於(yu) 真正可使用狀態。 濕度傳(chuan) 感器探頭 , 不鏽鋼電熱管 PT100 傳(chuan) 感器 , 鑄鋁加熱器 , 加熱圈 流體(ti) 電磁閥
  為(wei) 了減少電子器件,例如變壓器、橋式整流器、三端直流穩壓集成電路等發熱器件的影響,新一代的電子天平已將主要發熱器件變壓器移到天平的外部,成為(wei) 一個(ge) 獨立部分。對於(yu) 實際分度值為(wei) 1g或01g的微量或超微量天平,都是將稱量室與(yu) 電子部分分開成兩(liang) 個(ge) 獨立的部分。其目的即是為(wei) 了減小熱噪聲對傳(chuan) 感器的熱影響,以利於(yu) 更為(wei) 穩定與(yu) 準確地稱量。影響電子天平準確性的因素分析

    另外,電子天平通常都沒有類似家用電器的電源開關(guan) ,隻要給天平通電,即使顯示器上無顯示,天平也已處於(yu) 預熱狀態。天平上的ON/OFF鍵隻是開關(guan) 顯示器而已。因此經常稱量的天平不必拔掉電源,尤其是高準確度天平,在條件許可的情況下,長期不斷電可保持天平始終處於(yu) 預熱狀態。影響電子天平準確性的因素分析

    對於(yu) 進行計量檢定的或實際分度值d達到001mg的電子天平,預熱時間至少為(wei) 5小時;對於(yu) d達到0001mg的微量和超微量電子天平,則需預熱24小時以上。對於(yu) 使用中的天平,預熱時間可適當減少,當顯示器上的示值不再呈現單方向漂移時,回零/去皮後即可進行稱量。影響電子天平準確性的因素分析

    (二)運動天平

    電子天平預熱好以後,不要立即進行稱量,而要短暫地加載、卸載,以運動天平。這一點往往容易被忽視。電子天平的傳(chuan) 感器通常是由9或11片簧片構成的彈性支承體(ti) ,天平傳(chuan) 感器就是利用這些簧片進行力的傳(chuan) 遞,使天平在平衡失衡再平衡的過程之中完成稱量。然而,在天平處於(yu) 通電預熱階段或較長時間停止稱量時,天平傳(chuan) 感器是處於(yu) 停止工作的休眠狀態,當然簧片也處於(yu) 休眠狀態,其恢複性能不佳,若這時進行稱量,勢必會(hui) 引起天平加載後回零不佳,示值穩定性不好,重複性差。這就好比一個(ge) 人經過了一個(ge) 晚上的睡眠,筋骨完全處於(yu) 放鬆狀態,若一早起來,就進行大運動量工作或運動,這個(ge) 人肯定吃不消,也出不了好成績,為(wei) 此須進行熱身運動,活動筋骨,他才能取得好的工作效率和成績。

    運動天平的方法是用相當於(yu) 天平最大秤量的砝碼或物體(ti) 加載到秤盤上,然後再卸載,此時並不在乎加載示值和是否回零,如此反複10次以上,使傳(chuan) 感器的簧片從(cong) 休眠狀態逐漸進入工作狀態,天平才能穩定地稱量。

    對於(yu) 進行計量檢定天平,這一步是必不可少的,否則會(hui) 得不到好的稱量結果。這已為(wei) 大量事實所證明。對於(yu) 使用中的天平,若實際分度值d!01mg,可以不作或減少加、卸載次數,回零/去皮後即可進行稱量。對於(yu) d001mg的半微量、微量和超微量天平,則必須進行這一步,否則得不到穩定的稱量結果;若這類天平有一段較長時間(超過30分鍾)停止工作,在重新開始稱量前也需要再進行短暫的加、卸載來運動天平。

    (三)校準天平

    這是正確使用電子天平必不可少的重要一步,任何電子天平不進行校準,就得不到準確的稱量結果。有些用戶以為(wei) 校準天平隻是計量部門的事,一旦天平檢定合格,使用中就不必再校準了。其實計量部門對天平進行的是計量性能檢定,主要包括對天平的偏載誤差(即四角誤差),以及各個(ge) 載荷點的準確性及重複性檢定,當然在計量檢定前必須先校準天平,否則同樣得不到正確的檢定數據。用戶在每次使用前,都必須校準天平的理由有兩(liang) 個(ge) :
  1天平稱量的是物體(ti) 的質量,而不是重量。也就是說,使用任何一台天平,不管這台天平放置在地球上的任何地方,也不管這台天平放置在什麽(me) 高度,稱量同一物體(ti) ,由於(yu) 物體(ti) 的質量是不變的,因此稱量的結果應該完全相同。然而地球存在地心引力,任何一個(ge) 有質量的物體(ti) 其重量都會(hui) 受到重力加速度的影響。例如一個(ge) 物體(ti) 在一樓時,稱得的質量正好是2000000g,而在四樓(10m高度)時就變成了19999937g。顯然,由於(yu) 重力的影響,當我們(men) 用電子天平稱量時就無法得到相同的稱量結果。這就需要應用校準技術。

    我們(men) 知道,對於(yu) 雙盤等臂機械天平而言,當左盤物體(ti) 的重量(重力)與(yu) 右盤砝碼的重量(重力)相平衡時由於(yu) 同一地方的重力加速度值相等,左右相消,故物體(ti) 的質量就等於(yu) 砝碼的質量,自然完成了稱量物體(ti) 質量的目的。對於(yu) 電子天平而言,與(yu) 這種機械天平相同之處在於(yu) 利用平衡原理,不同之處是用電磁力取代了平衡物體(ti) 重量(重力)的砝碼重量(重力)。同理,隻要物體(ti) 的重力與(yu) 電磁力相平衡,則用電子天平稱量的結果就是物體(ti) 的質量。

    為(wei) 了得到準確的物體(ti) 質量,光有電子天平還不行,還必須應用校準技術。現在讓我們(men) 先看看校準的過程,以外校為(wei) 例,如AB204N天平,進入校準程序後,在天平的顯示屏上出現一個(ge) 閃動的2000000,這個(ge) 數字就是天平校準所要求的砝碼值,此時,將2000000g砝碼放置到稱盤上,天平將經曆失衡到再平衡的過程,當顯示屏上變為(wei) 閃動的00000時,將砝碼取下,就完成了整個(ge) 校準過程。當然用於(yu) 平衡2000000g的是電磁力。隨著溫度的波動磁通量還會(hui) 有變化,顯然主要改變電磁力大小的是流經線圈中的電流值,因此,在校準過程中,天平實際是尋找一個(ge) 與(yu) 2000000g相對應的平衡電流值。現在讓我們(men) 再回到上麵的例子,在一樓時,我們(men) 對天平進行了校準,找到相對應的平衡電流,記為(wei) I1,稱量結果是200.0000g。如果將天平搬到四樓(10m高度),不再重新校準天平,顯而易見,由於(yu) I1產(chan) 生的電磁力大小沒有改變,而由於(yu) 重力加速度g值變小,重力變輕,天平就會(hui) 失去平衡,稱量結果就成了19999937g, 結果出錯。因此,當天平搬到四樓後,要重新對天平進行校準,重新尋找相對應的平衡電流值記為(wei) I2。顯然I2
  工作中,我們(men) 並不隻是稱量校準時的2000000g,而是在秤量範圍內(nei) 的質量,注意是在天平的最小秤量與(yu) 最大秤量之內(nei) ,即在允許誤差範圍內(nei) 的準確稱量。根據電子天平的平衡原理和應用了校準技術,在天平空載時得到一相對應的空載平衡電流I0,另外通過對要求的校準砝碼校準時也得到一相對應的校準平衡電流Ical,隻要天平的線性足夠好,天平就會(hui) 自動在I0與(yu) Ical所連接的線段內(nei) 找到與(yu) 該物體(ti) 相對應的平衡電流IB,然後通過天平的電子部分轉換成該物體(ti) 的準確質量,通過天平顯示屏顯示出來,這就是應用了校準技術,準確稱量一物體(ti) 的全過程。

    2當天平放置在同一個(ge) 地方,稱量同一物體(ti) ,由於(yu) 沒有重力的影響,似乎就不需要在每次稱量前進行校準了。其實不然,由於(yu) 環境溫度的變化及波動直接影響傳(chuan) 感器自身的溫度變化,如前所述,這會(hui) 導致磁通量和流經線圈中的電流也隨之發生變化, 電磁力發生變化。當然最後又會(hui) 使天平稱量結果不準確。盡管電子天平都有溫度補償(chang) 功能,但它隻有在小的溫度波動範圍內(nei) 有效,溫度超過一定的限度,它是無法補償(chang) 的。最終還是要靠校準技術進行校準,才保證準確稱量。

    為(wei) 了天平不因環境溫度變化和波動而影響天平準確稱量,梅特勒托利多公司最近推出了先進的校準技術FACT(即全自動校準技術)。它能始終保證天平在允許誤差範圍內(nei) 準確稱量。應用這種校準技術,天平隨時檢測自身的準確度,一旦超過允許誤差範圍,天平會(hui) 進行自動校準。

    國內(nei) 絕大多數用戶,使用電子天平都是下班斷電,上班通電,因此在保證天平預熱好的前提下,使用前對天平進行校準就顯得更加有必要。切不可不校準天平就開始稱量,這是得不到準確稱量結果的。在條件許可的情況下,我們(men) 建議大家不要關(guan) 斷天平電源,讓其長期保持通電預熱狀態,天平將會(hui) 穩定、準確地工作。

    (四)使用廣州国产福利网提供優(you) 質賽多利斯電子天平

    隻有完成上述三個(ge) 步驟後,才能使用天平進行穩定、準確地稱量。
  總而言之,正確使用天平分為(wei) 四個(ge) 步驟,即預熱天平、運動天平、校準天平、使用天平。
  二、關(guan) 於(yu) 樣品本身自然物理特性和變化影響的問題
  (一)樣品和容器的溫度
  當樣品和容器的溫度與(yu) 天平稱量室的溫度不相同,存在一個(ge) 溫度差,此差異導致了沿稱量容器外側(ce) 流動的不同方向的氣流,此氣流產(chan) 生一個(ge) 向上或向下的作用力,在這個(ge) 動態空氣浮力的作用下就會(hui) 產(chan) 生錯誤的稱量結果。
  為(wei) 了解決(jue) 樣品和容器的溫度影響,在稱量時,要保持樣品同稱量室具有相同的溫度後再進行稱量,不要用直接從(cong) 幹燥器或冰箱裏取出的樣品稱量;為(wei) 避免手溫對容器的影響,要使用鑷子夾取容器;尤其要注意,盡可能避免手進入天平稱量室,引起稱量室溫度升高,為(wei) 此可使用長柄鑷子夾取容器,或者使用長柄樣品勺添加樣品;當然,在使用容器的形狀上也要注意,應使用表麵積較小的容器,減少溫度的影響。
  (二)樣品的吸濕性或揮發性
  在稱量一些具有吸濕性的樣品時,天平顯示值會(hui) 緩慢增大,反之,稱量一些具有揮發性的樣品時,天平顯示值會(hui) 越來越小。這一現象還往往被一些用戶誤解,以為(wei) 是天平自身漂移所致,其實不然。
  (三)樣品和容器的靜電現象
  稱量容器一旦有了靜電,會(hui) 導致天平顯示值長時間不穩定,無法穩定顯示準確的稱量結果,當然重複性很差。此靜電主要是粉末狀或顆粒狀樣品與(yu) 這類絕緣容器摩擦而產(chan) 生,如果沒有良好的泄放途徑,這些靜電就不能消除或者至少需要幾小時才能緩慢地消除。為(wei) 了消除樣品和容器的靜電,簡單的辦法是讓三芯電源插座的接地端與(yu) 大地有良好的接觸,標準實驗室尤其要注意,應該采用一根專(zhuan) 門的接地線,埋入大地,然後將接地線引入電源插座的接地端,使用加濕器增加空氣濕度,理想的相對空氣濕度為(wei) 45%~60%。在溫暖幹燥的冬季,可在天平稱量室內(nei) 放置一杯水,1~2小時後取出,增加稱量室內(nei) 的空氣濕度;注意選擇不同材料的稱量容器,盡量避免用塑料容器,它極易產(chan) 生靜電。玻璃容器這方麵的性能優(you) 於(yu) 塑料容器,金屬容器更好;使用專(zhuan) 門的消除靜電的裝置。

  (四)磁性樣品和容器磁化稱量

  磁化了的物體(ti) ,由於(yu) 磁性物體(ti) 與(yu) 不鏽鋼稱量盤相互吸引,會(hui) 產(chan) 生出多餘(yu) 的力被天平誤以為(wei) 是加載,影響準確稱量,導致稱量結果依賴其在秤盤上位置,稱量結果重複性很差。這種稱量現象容易被發現,但用戶往往忽視其產(chan) 生的原因,或者根本就不從(cong) 這方麵去考慮,誤認為(wei) 是天平自身重複性差。解決(jue) 這一影響的最基本思路是加大樣品和容器與(yu) 稱量盤之間的距離,減弱磁力的影響。最常用的是采用下掛秤盤,加大它與(yu) 稱量室內(nei) 的秤盤距離,也可將樣品放置在非磁性的支承物如高的玻璃量杯,鋁、銅支架上,加大與(yu) 稱盤的距離。在條件許可的情況下,對樣品和容器進行去磁,還可以將樣品放置在導磁良好的合金容器內(nei) ,讓其磁力線沿合金容器內(nei) 壁形成自封閉,減少磁力的影響。