高 宇

［1.中國紡織信息中心，北京 100010；2.中紡協(xié)（北京）檢驗技術服務有限公司，北京 100025］

電子天平的原理為用電磁力平衡來稱量物體的質量，一般可以分為超微量電子天平、微量天平、半微量天平等。相比傳統(tǒng)機械天平，電子天平的優(yōu)點是：方便快捷、數(shù)據(jù)準確、人為誤差小，有些電子天平還具備自校功能。紡織品測試中經(jīng)常用到電子天平，例如紡織品pH 測試［1］，用精度為0.01 g 的天平稱?。?.00±0.05）g 試樣，然后萃取，測試萃取液的pH；紡織品中鄰苯二甲酸酯的測定［2］，用精度0.1 mg 的電子天平，稱?。?.30±0.01）g 樣品，通過萃取、上機后，計算鄰苯二甲酸酯的質量分數(shù)。本文介紹了天平的相關術語、使用及期間核查和維護，幫助操作人員正確使用電子天平，獲得準確的稱量結果。

1 天平的介紹

1.1 術語

去皮裝置：天平秤盤上有載荷時，將示值設置為零的裝置。

多分度：只有一個稱量范圍，按不同實際分度值分為幾個局部稱量范圍。局部稱量范圍是根據(jù)所加載荷的增減自動確定的。例如某個天平的量程是0～420 g，稱量范圍在0～200 g 時，天平的實際分度值為0.000 1 g；稱量范圍在200～420 g 時，天平的實際分度值為0.001 g。

最大稱量：不計添加皮重時的最大稱量能力。

最小稱量：小于該載荷時稱量結果可能產(chǎn)生過大的相對誤差。

實際分度值（d）：指相鄰兩個示值之差。

檢定分度值（e）：用于劃分天平級別與進行計量檢定的，以質量單位表示的值。

檢定分度數(shù)（n）：最大稱量與檢定分度值之比。

1.2 天平級別

天平根據(jù)檢定分度值與檢定分度數(shù)劃分成4 個等級［3］：特種準確度級、高準確度級、中準確度級、普通準確度級，對應的符號分別為 、 、 和 。同時，天平準確度級別還與e、n滿足相應的關系，詳情如表1所示。

表1 天平準確度級別與e、n 的關系

在表1 的最后一列中，除e＜1 mg 的 級天平外，其余用d代替e計算最小稱量。例如天平的銘牌上顯示該天平為 級天平，d=0.000 1 g，e=10d，最大稱量為120 g，根據(jù)表1 可以計算出該天平的最小稱量為0.01 g；若天平的銘牌上顯示該天平為 級天平，d=0.001 g，e=10d，最大稱量為220 g，根據(jù)表1 可以計算出該天平最小稱量質量為0.02 g。

1.3 天平的誤差

不同級別的天平有不同的最大允許誤差（MPE），同一級別的天平，在不同稱量范圍也有不同的最大允許誤差。最大允許誤差與天平級別和稱量范圍之間的關系見表2。例如，天平為 級天平，d=0.000 1 g，e=10d，最大稱量為120 g，在0 g≤m≤50 g 時，最大允許的誤差為0.000 5 g；在50 g＜m≤200 g 時，最大允許的誤差為0.001 0 g。

表2 最大允許誤差與天平級別和稱量范圍之間的關系

2 天平的使用

2.1 天平的存放環(huán)境

分析天平是一種精密儀器，每一臺分析天平都有相應的工作環(huán)境。在適合的環(huán)境中使用天平，才能獲得精確的數(shù)據(jù)，同時也能夠延長設備的使用期限。

首先，天平要放置在專用的天平臺上，防止天平在稱量時受到震動，導致天平數(shù)值波動。一些輕微的震動都能夠導致天平數(shù)值變化，影響天平的稱量。所以，在放置天平時，要將能夠產(chǎn)生震動的儀器與天平分開，例如振蕩器、搖床等。

其次，天平要放在特定的溫度和濕度環(huán)境中。環(huán)境過于潮濕會導致電子天平中的一些電路和精密元件受潮損壞；環(huán)境溫度過高會使天平讀數(shù)不穩(wěn)定，導致測量結果不準確。有些天平會在銘牌上寫出使用溫度范圍，例如Temp：+10 ℃/+30 ℃，表示天平需在10～30 ℃使用，若超出這個范圍，會導致天平數(shù)據(jù)不準確。

最后，電子天平要遠離電磁場。因為實驗室用的大部分電子天平都是利用電磁力平衡原理來稱量的，電磁場會影響天平內部的電磁力平衡式傳感器，導致讀數(shù)波動。

2.2 天平的操作步驟

（1）觀察天平的水平裝置，檢查天平是否水平。通過調節(jié)天平的底腳螺栓來調節(jié)天平平衡，左旋增高，右旋降低。

（2）在長時間斷電后，要開機預熱30 min；若未斷電，直接開機使用即可。

（3）將天平的防風罩打開，放入稱量紙，示數(shù)穩(wěn)定后，按清零鍵，關閉防風罩，觀察天平示數(shù)是否為零，若不為零，按清零鍵，直到示數(shù)為零。

（4）打開防風罩，將待稱量物品放在天平上，關閉防風罩，待天平示數(shù)穩(wěn)定后，讀取示數(shù)。

3 天平的期間核查

3.1 恒重稱量法

恒重稱量法是選取任意一個質量不會輕易發(fā)生改變的物塊，如砝碼、量塊、鐵塊等。在天平計量后，用計量過的天平多次稱取該物塊，取平均值并記錄，該數(shù)值就默認為該物塊的質量。保管好物塊，防止物塊受潮磨損。在期間核查時，用天平稱取該物塊，并記錄數(shù)值，將數(shù)值與物塊的質量相比較，滿足表2 中的最大允許誤差即認為該天平是穩(wěn)定的。需要注意的是，選取物塊的時候，要將天平不同最大允許誤差的稱量范圍覆蓋到。例如 級天平，d=0.001 g，e=10d，最大稱量為220 g，在0 g≤m≤50 g時，最大允許誤差為0.005 g，在50 g＜m≤200 g 時最大允許誤差為0.010 g，在200 g＜m≤220 g 時，最大允許誤差為0.015 g，所以，選取物塊的時候要選取3 個，質量分別為0～50 g、50～200 g、200～220 g。這樣才能保證天平每一個稱量范圍都進行了期間核查。該方法的優(yōu)點是核查成本低，方便簡單，易操作。

3.2 砝碼核查法

砝碼核查法是用校準過的砝碼，根據(jù)JJG 1036—2008《電子天平檢定規(guī)程》進行期間核查，分別進行偏載誤差、天平的重復性和示值誤差的核查。

偏載誤差是載荷在不同位置的示值誤差要滿足相應的最大允許誤差的要求。選取相應的砝碼，在秤盤的左上、右上、左下、右下和中心分別測量，示值誤差Ec≤MPE。

天平的重復性是相同載荷多次測量的差值不得大于該載荷點下的最大允許誤差的絕對值。選用最大稱量80%～100%的單個砝碼，多次測量，最大值與最小值之差需滿足該載荷下的最大允許誤差。

示值誤差是各載荷點的示值誤差不得超過該天平在該載荷點的最大允許誤差。將載荷從零開始，逐漸往上加載，直至加到天平的最大稱量；然后逐漸卸下載荷，直到載荷為零。載荷點必須包括空載、最小稱量、最大允許誤差轉換點所對應的載荷和最大稱量。做期間核查時，可以根據(jù)實際情況選擇載荷點，哪些載荷在實際稱量中用的比較多就選哪些。例如紡織品pH 測試中，樣品質量為2.00 g，那么該天平在期間核查時要多選擇2.00 g 附近的載荷點，其他載荷點可少選擇。

該方法的優(yōu)點是能夠準確地體現(xiàn)天平的使用狀況，全方位核查天平的性能，保證實驗數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性。

4 天平的維護

天平是一種精密儀器，不僅需要在日常使用中進行維護，更需要定期進行維護保養(yǎng)。

在日常稱量時，不要將液體灑入天平內部，若不小心灑入，需及時清理。每次使用后，要清理天平秤盤，防止雜物進入天平內部的傳感器。

進行定期的維護保養(yǎng)時，將所有不銹鋼零件進行清潔，取下天平秤盤進行徹底清潔，不要用有腐蝕性的清潔劑。取下秤盤，用洗耳球或者小刷子將內部灰塵和雜物清理干凈，待秤盤和零件風干后再裝回。調整天平水平，開機，調試天平，檢查天平運行是否正常，若天平有自校準功能，可進行自校準，若沒有，進行核查。

5 小結

在天平的使用過程中，要規(guī)范操作，養(yǎng)成良好的使用和維護習慣；在進行期間核查時，要選用合適的方法，保證天平的穩(wěn)定性；同時，要進行定期的維護保養(yǎng)，才能夠使設備有效運行，測量數(shù)據(jù)精準，從而提高工作效率。