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高精密电子天平的精确测量
编辑:中山市恒之高自动化称重设备有限公司   时间:2019-12-10

从事高精密电子天平衡器检定工作的量友,欢迎加专业衡器检定使用,与全国量友一同交流学习,下面来介绍高精密电子!


一、高精密电子天平的安装环境

JJG1036-2008《电子天平检定规程》规定,天平须安装在洁净、无尘、无强气流、无震动及无强电磁场的环境中,天平室内温度恒定。


高精度电子天平,安装环境必须严格按要求来选择和布置。实验室需选择在距离公路、铁路等震源50米以外的地方,区间内没有强电磁场。实验室只拥有一处出入口,不能共用或作为通道。天平不能靠近窗户,因为太阳照射产生的热空气对流会有很强的气涡流,对天平的计量性能将产生很大的影响。天平更佳的安放位置应设在房屋墙角,结构坚固、震动小。购置的专业防震台,或搭建的操作台应使墙面和实验台留有10cm的距离,减少环境的震动对天平造成的影响。采用移动门,实验室为恒温恒湿实验室,使用的空调和恒湿器,出风口不能直接对着天平,避免空气流动影响。选择人工光线照明,使用荧光灯,灯具不能离天平太近,防止热辐射对天平的干扰。


供电电源应符合厂商标注的电压和频率,当供电电源在电压范围220V±10%,频率范围50Hz±2%出现波动时,天平应能保持固有的计量性能。


二、天平的预热

新一代的高精密电子天平为减小热噪声对传感器的影响,更利于稳定与准确地称量,将主要发热器件、变压器移到天平的外部,成为一个独立部分,有利于天平的热平衡。这类天平通常都没有类似普通电器的电源开关,天平通上电,显示器上即使没有显示,天平也已处于预热状态,天平上的开关键只是开关的显示器。经常称量的天平不必拔掉电源,尤其是微量和超微量天平,在条件许可的情况下,可以长期不断电保持天平始终处于预热状态。


三、天平的水平

天平的水平调节,也是保证称量结果的重要步骤。新一代高精度电子天平都具有自动水平监测系统,天平倾斜时,显示提示,并自动调节水平,不需要观察物理水泡,能可靠预防因震动、触碰、挪动等原因造成的天平倾斜影响。


四、天平的运行

高精密电子天平预热之后不适宜马上投入使用,要进行一定的加载、卸载来运动天平。电磁力平衡式传感器中的弹性支承体由一定的簧片组成,通过簧片,传感器进行力值传递。天平在平衡、失衡、再平衡之间,电磁力平衡地调整后,显示出质量值。天平预热中,传感器的弹性支承体实际还是一直处于休眠状态,如果在这时使用天平,将会影响天平加载和回零的效果,导致称量值的不稳定。实践中,实际分度值大于0.1mg,可以省略运动天平或减少加、卸载次数,置零后可直接进行称量。但对于实际分度值小于0.1 mg的高精度电子天平,则必须进行这一操作,否则得不到稳定称量结果。这类天平在停止工作超过30min后,重新称量时,也需要进行少量的加、卸载天平来运动天平。


五、天平的校准

高精密电子天平的校准,是正确使用电子天平的重要一步。高精密电子天平采用电磁力平衡传感器,采用电磁力与重力相平衡原理来测量物体质量,测量结果与重力加速度相关,重力加速度的大小与天平所处的海拔高度相关。天平位置的变化引起海拔高度变化,是天平校准原因。天平的校准是通过空载和加载对应的标准砝码,记录下天平各点的平衡电流值。称量样品时,运用空载和标准砝码各点平衡电流值,通过校准技术,运算出称量物的质量。在不同的环境和条件下,天平表征平衡电流值是不相同的。理论上,工作中天平环境或者自身都是变化的。为保证平衡电流值能随外部环境和自身的变化而改变,天平必须严格实行日常校准。高精度电子天平拥有高灵敏度的特性,实际分度值极其微小,有0.01mg的,甚至更小,对环境或者自身的变化极为敏感,所以高精度电子天平的日常校准更为重要。校准的频率,可根据环境变化和实际工作来判定,比如工作实验中需要长时间的大量重复称量时,期间需要再次校准天平。

新一代高精密电子天平都设计了自校功能,并且天平可以感知外部温湿度发生变化,或长时间使用后自动进行校准,以确保每一次称量的准确性。做好校准工作,才能保证电子天平的正常工作。


六、天平的称量

样品在高精密电子天平内称量时,容易受到环境的影响,震动、气流、温度、湿度、静电、磁性及样品的自身变化,这些因素都会使称量结果发生偏差。称量中应尽量缩短样品的称量时间,同一个实验,应选择同一台天平,这样可减少天平引入的系统误差和随机误差。这是高精密电子天平称量使用的一个总的原则。


1.样品和容器的温度

称量时,必须保持样品和容器与称量室具有相同的温度;温度不相同时,称量室内会产生上下扰动气流;高精度电子天平使用时,极易引起示值的漂移,或者错误的称量结果。实验员不能直接用手触摸容器,应使用较长的镊子或样品勺夹取容器,工具应避免长时间在称量室内活动,引起称量室温度的变化。因此,每次称量时,所有样品和工具都需要在恒温恒湿的实验室,放置(4~5)h。实验证明,样品的温度比称量室低时,称量的值比实际值大,反之称量的值比实际值小。


2.样品的吸湿性或挥发性

称量有吸湿性的样品和挥发性的样品时, 应该减少称量时间,否则天平显示值会逐渐变大或者变小。为称量好这类样品,要选择合适的容器,如选择有盖子的容器,以减少样品的吸湿或挥发。


3.样品和容器的静电现象

使用万分之一及以上高精密电子天平称量粉末状样品时,会发现天平显示值比较难稳定,显示值会有规律地增加或者减少,这就是静电引起的。静电是由粉末或颗粒状样品与绝缘容器摩擦而产生的,没有好的泄放路径,这些静电就不能消除或者至少需要几小时才能缓慢地消除。称量中,这些静电会对天平产生一个除样品重量以外的作用力,这个作用力不稳定地存在,导致测量值重复性差。消除或减小静电的方法,需要保证电源插座的接地端与大地有良好接地,也可以购买外置的离子风机或去静电笔。


4.样品的磁性

各种高精度电子天平称量带磁性的物体时都比较复杂,这些称量的物体一靠近秤盘,天平壳体就产生磁力,难以精确称量。如在称量铁精粉中,铁精粉就极易与称量盘相互吸引,天平误认为是加载,影响了电磁力平衡,对称量结果产生一定的影响。解决这个问题直接的方法就是加大样品与称量盘之间的距离,降低磁力对样品的影响。可将样品放置在非磁性高的玻璃量杯或非磁力的支架上,加大与称量盘的距离。条件允许下,可以对样品进行去磁,还可以将样品放在导磁良好的合金容器内,让其磁力线沿合金容器内壁形成自封闭,减少磁力的影响。


5.空气浮力干扰

根据阿基米德定理,样品的比重越低,体积越大,称量结果的误差就会越大。消除方法为试样称量完毕后,减去空气的重量。排除空气的重量=被称试样的体积×空气的重量(20℃,约1.2mg/m3)。高精密电子天平进行精确称量时,须精确测定空气的密度,空气的密度与大气压力、环境温度和湿度相关。

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