陶德榮

摘 要：對(duì)于科研人員和生產(chǎn)制造部門(mén)而言，天平是日常工作中衡量物品的常規(guī)性工具，然而在天平的使用過(guò)程中，總會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。通過(guò)研究天平的工作原理，我們可以在天平出現(xiàn)一些故障時(shí)自行進(jìn)行維修。本文簡(jiǎn)要介紹了一些工作中常用到的天平種類(lèi)，分析其工作原理，對(duì)于其易產(chǎn)生的故障和維護(hù)方法進(jìn)行總結(jié)說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：天平；檢定；維修

在我國(guó)古代，天平就作為一種常規(guī)性的稱(chēng)重計(jì)量工具被廣泛的使用。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，天平并沒(méi)有被取代，而是衍生出了多種形態(tài)，針對(duì)不同物品的種類(lèi)與重量等進(jìn)行了詳細(xì)的區(qū)分，這樣使天平在需要稱(chēng)量的范圍內(nèi)更加精準(zhǔn)。機(jī)械操作天平在隨著現(xiàn)代科技水平的發(fā)展，融合了先進(jìn)技術(shù)，逐漸成為高精度的電子分析天平。在實(shí)驗(yàn)室及科學(xué)研發(fā)領(lǐng)域，電子分析天平以其高精準(zhǔn)性、易操作性，完善了機(jī)械天平的不足，并取代了機(jī)械天平?，F(xiàn)在，機(jī)械天平與電子分析天平都被廣泛地應(yīng)用于不同的領(lǐng)域之中。本文對(duì)機(jī)械天平與電子分析天平的工作原理、檢定與維修方法進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

1 關(guān)于天平的工作原理

1.1 杠桿原理

杠桿原理是扭力天平的工作原理。重力場(chǎng)發(fā)生變化，金屬桿產(chǎn)生偏移。當(dāng)扭力天平的秤盤(pán)受到一個(gè)力的壓迫時(shí)，橫梁不再保持水平，有力的那一側(cè)就會(huì)下沉，反之，沒(méi)有力的一方就會(huì)抬起。要使橫梁回到水平的位置上就需要在沒(méi)有力的一側(cè)施加一個(gè)相同的力，在反方向扭轉(zhuǎn)螺絲時(shí)就是產(chǎn)生力的過(guò)程。因?yàn)閮蓚€(gè)相等的力，金屬桿回到水平狀態(tài)。

1.2 關(guān)于電子分析天平的操作原理

電子分析天平具有外置砝碼、自動(dòng)調(diào)整、線(xiàn)性校準(zhǔn)、自動(dòng)排障與超重保護(hù)等功能，利用最新的電磁式稱(chēng)量傳感器，在承重物體時(shí)更具有精準(zhǔn)性。導(dǎo)磁體圓筒是由坡莫合金制成的，在導(dǎo)磁體圓筒中心安裝有圓柱形永磁體，形成了均勻分布的磁場(chǎng)，電感線(xiàn)圈繞制在一個(gè)輕質(zhì)的圓形鋁蓋上，并插入圓柱形永久磁體與導(dǎo)磁圓筒之間的間隙中。圓形鋁蓋上安裝有試樣稱(chēng)重結(jié)構(gòu)。當(dāng)電感線(xiàn)圈中有電流通過(guò)時(shí)，電感線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向和永磁體磁場(chǎng)方向相反，所以能夠使試樣稱(chēng)重結(jié)構(gòu)炫富在空中并保持相對(duì)平衡。當(dāng)有重物作用于稱(chēng)重結(jié)構(gòu)時(shí)，永磁體與電感線(xiàn)圈之間會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，磁路中的氣隙磁阻就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而引起電感L和電感線(xiàn)圈的電流變化。當(dāng)物體重力與電感線(xiàn)圈的磁力達(dá)到新的平衡時(shí)，該變化的線(xiàn)圈電流值就是所需的測(cè)量值。電子分析天平的工作采用了電感式稱(chēng)量傳感器?，F(xiàn)代化的電子分析天平真是利用這種磁電互生的設(shè)備才達(dá)到了用電測(cè)力的目的。

2 關(guān)于天平的檢定與維修

2.1 關(guān)于機(jī)械天平的檢定

機(jī)械天平的種類(lèi)、型號(hào)繁多簡(jiǎn)要說(shuō)明其基本檢定的過(guò)程。對(duì)于機(jī)械天平的檢定首要是確認(rèn)天平在外觀上是否有損壞。當(dāng)沒(méi)有損壞或損壞不影響天平時(shí)，檢查天平是否因氣流、震動(dòng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生的問(wèn)題產(chǎn)生偏差，檢定天平的工作臺(tái)的穩(wěn)定、平衡，通過(guò)調(diào)整螺絲，使天平處于平衡狀態(tài)。在將天平清潔后，連通電源。電源的連通與否取決于具體的天平型號(hào)。天平的合格標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)相關(guān)規(guī)定計(jì)算得出的，根據(jù)具體的型號(hào)，檢查天平。當(dāng)檢定完畢后要保持天平的衛(wèi)生，對(duì)天平進(jìn)行清潔與電源關(guān)閉。以上操作均符合標(biāo)準(zhǔn)的才可以具有檢定合格證書(shū)，反之則沒(méi)有。

2.2 關(guān)于機(jī)械天平的維護(hù)

2.2.1 跳針或關(guān)不住

在天平內(nèi)部，由兩片位置不同的簧片使金屬橫梁管懸掛起來(lái)的。所以當(dāng)天平出現(xiàn)跳針或者關(guān)不住的情況時(shí)，是因?yàn)橹谓饘贆M梁管的支撐腳出現(xiàn)了變動(dòng)。當(dāng)支撐腳過(guò)于彎曲時(shí)，橫梁變低，天平就會(huì)產(chǎn)生關(guān)不住的現(xiàn)象；當(dāng)支撐腳過(guò)直時(shí)，衡量變高，天平就會(huì)產(chǎn)生跳針的現(xiàn)象。這兩種情況發(fā)生時(shí)，只需要調(diào)整支撐腳的彎直就可以解決問(wèn)題。

2.2.2 帶針

有些長(zhǎng)久不用的天平的制動(dòng)軸會(huì)很不靈活，檢查制動(dòng)軸與拉皮接連處、拉皮與導(dǎo)板連接處是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，在不靈活的地方加入適量潤(rùn)滑油會(huì)好很多，適當(dāng)調(diào)整導(dǎo)板壓板的松緊程度，再檢查各個(gè)連接處是否有毛刺存在，可用銼刀修銼，然后再用酒精擦拭干凈。

2.2.3 靈敏度不準(zhǔn)確

天平的橫梁組件都是金屬組件，時(shí)間久了會(huì)被被腐蝕，感量螺絲永久了會(huì)失去平衡。修理辦法是打開(kāi)天平外殼，用細(xì)沙皮仔細(xì)打磨腐蝕的地方，上調(diào)或下調(diào)感量螺絲，但調(diào)整幅度不能太大，每調(diào)整一次，就要測(cè)量一下靈敏度，直到誤差恢復(fù)到允許范圍內(nèi)。

2.2.4 示值變動(dòng)性超差

示值變動(dòng)性超差是扭力天平最主要的修理環(huán)節(jié)，基本這有兩種情況：空載示值變動(dòng)和加載卸載示值變動(dòng)。其一為空載變動(dòng)性，只要排除了裝配上的小問(wèn)題，空載變動(dòng)性一般都可以達(dá)到規(guī)程要求。其二為加載卸載的變動(dòng)性，對(duì)其進(jìn)行檢查時(shí)首先要檢查游絲的內(nèi)端和外端是否都已被固定住，目測(cè)游絲工作長(zhǎng)度，然后用鑷子調(diào)整游絲內(nèi)端與外端的距離，在游絲的工作角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)使圈與圈之間不會(huì)相互摩擦。在示值差為1e以?xún)?nèi)，可以通過(guò)改變游絲的工作長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整，為正差時(shí)應(yīng)縮短游絲的工作長(zhǎng)度；為負(fù)差時(shí)應(yīng)增長(zhǎng)游絲的工作長(zhǎng)度。測(cè)量時(shí)，用鑷子至少要在刻度盤(pán)范圍內(nèi)測(cè)出不同位置均勻分布的5個(gè)點(diǎn)，調(diào)整游絲的偏心時(shí)必須要牢記修正部位，并逐步記下修正后前后的數(shù)值變化，為下一步的修正提供證據(jù)。如此反復(fù)多次調(diào)整，直到達(dá)到要求為止。

2.3 電子天平的檢定及維修

電子天平是對(duì)物質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行分析的緊密測(cè)量?jī)x器。檢定要對(duì)其進(jìn)行目測(cè)檢查，主要包括：計(jì)量特征、標(biāo)記、天平的使用條件及地點(diǎn)是否合適等。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，電子天平如果沒(méi)有標(biāo)記檢定的分度值e，那么外觀檢定的第一步就不合格。其次，電子天平的工作臺(tái)應(yīng)當(dāng)足夠穩(wěn)固，具有十分的剛度和防震效果。存放電子天平的室內(nèi)環(huán)境對(duì)電子天平的檢定結(jié)果有很大影響，送檢的電子天平當(dāng)在制定的室內(nèi)檢定環(huán)境中平穩(wěn)存放24h以上，確保電子天平內(nèi)的機(jī)械結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，同時(shí)使電子天平的整機(jī)與檢定的室內(nèi)環(huán)境溫度和濕度相平衡，在進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)工作。對(duì)偏載誤差來(lái)說(shuō)，鑒定中分別紀(jì)錄加載和空載的平衡位置，每一次加載時(shí)均應(yīng)該反零一次，同一載荷多次衡量的結(jié)果之間的差值不得超過(guò)電子天平在該載荷時(shí)最大誤差的絕對(duì)值。各載荷點(diǎn)的示值誤差不得超過(guò)天平在次載荷時(shí)的最大允許誤差，這樣才算合格。另外，重復(fù)性誤差的檢定，電子天平的重復(fù)性檢定應(yīng)在空載和加載狀態(tài)下進(jìn)行。檢定電子天平時(shí)應(yīng)保證測(cè)試環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，屏蔽外界干擾。對(duì)示值誤差的檢定方法：運(yùn)用直接測(cè)量法，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢定電子天平各個(gè)技術(shù)參數(shù)的示值，就可得到電子天平的示值誤差。

結(jié)束語(yǔ)

天平因?yàn)榉N類(lèi)多樣，應(yīng)用范圍的存在差異，工作原理不盡相同，操作對(duì)象極為廣泛，刻度單位不同，所以不可能有相同的檢定與維修的方法。因此，在天平進(jìn)行檢驗(yàn)和維修時(shí)，要根據(jù)不同天平的差異、操作原理與方法，具體問(wèn)題具體分析，才能達(dá)到檢定和維修的目的。

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