天平砝碼的精度檢定分析

摘 要:砝碼是天平衡器中的重要儀器之，其直接影響著被稱量物體質(zhì)量的準(zhǔn)確度。文章簡介了天平砝碼的性質(zhì)，分析了影響砝碼檢定的因素，介紹了幾種砝碼檢定的方法以及砝碼的清潔保護(hù)。

 引言
天平砝碼是稱量物體質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)量器，如果性征發(fā)生改變，則直接影響被稱量物體的準(zhǔn)確性。如果是實(shí)驗(yàn)室所用天平砝碼不準(zhǔn)確，則直接導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。所以對天平砝碼應(yīng)該定期行檢定，保持清潔，才可以其稱量的準(zhǔn)確性。

1 天平砝碼的性質(zhì)
1. 1 天平砝碼的材質(zhì)
砝碼是天平衡器中重要的儀器之，般是由無磁不銹鋼(銅鍍鉻、鐵鍍鉻)做成。每架天平都配有套砝碼。般砝碼的形狀有:圓柱體、圓錐形、板形、片形、環(huán)形、條形。不銹鋼砝碼，其外觀有著接近鏡面的光亮度;鑄鐵砝碼的外層表面需做防腐蝕處理，但是，鑄鐵砝碼的成本比較低，所以在檢定 3 級以下的計量器具時，用的都是鑄鐵砝碼。

1. 2 天平砝碼的特性
砝碼如果被腐蝕，稱量的質(zhì)量就不準(zhǔn)確，所以抗腐蝕性是砝碼*的特性。般不銹鋼砝碼都要鍍層硌，硌鍍層具有化學(xué)穩(wěn)定性，在堿、硝酸、硫化物和多數(shù)的有機(jī)酸中都不容易發(fā)生作用。鑄鐵砝碼也可以鍍鉻，或者是涂油、刷漆等都可以防銹防腐。

1. 3 天平砝碼的測量
天平砝碼的質(zhì)量組合般為 1，2，2，5，如組砝碼的質(zhì)量為:①1，2，2，5;10，20，20，50 g;②10，20，20，50，100，200，200，500 mg。
在稱量的時候可以采用“等量累積代替”法來選擇所用的砝碼。這盒砝碼的小砝碼是 100 mg，砝碼是 100 g，那么這臺天平稱量的度為 100 mg，稱量范圍為 100 mg ～211 g。即凡在這個和范圍內(nèi)的任何數(shù)值的質(zhì)量，都可由砝碼盒中的砝碼累積代替。如125． 5 g 可由100 g、20 g、5 g、500 mg 的砝碼累積而成。這就能只要在測量范圍內(nèi)，可以用少的砝碼累積，測量出任何組質(zhì)量數(shù)值來。

1. 4 砝碼的準(zhǔn)確度等級

天平砝碼的等級有:E 1 、E 2 、F 1 、F 2 、M 1 、M 11 、M 2 、M 22 、M 3 。
砝碼共分為兩等九級，等是按照不確定度來分，即等砝碼有修正值;級是按照示值誤差來分，即級砝碼沒有修正值，只要示值誤差在允許范圍內(nèi)就是的。

2 影響天平砝碼檢定準(zhǔn)確度的因素
砝碼作為量器在具體操作中往往會因?yàn)樾┮蛩赜绊憸?zhǔn)確度。主要有裝置、環(huán)境、操作方法等方面。
2. 1 天平裝置的影響
如果天平的裝置本身有問題，像天平安裝、調(diào)整不當(dāng)都會影響砝碼檢定的準(zhǔn)確度。對于計量檢定來說，計量標(biāo)準(zhǔn)值是很重要的參數(shù)，但是，往往會因?yàn)闀r間的推移和空間位置的變化而發(fā)生變化，這樣計量標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化了，所檢定的數(shù)據(jù)也是不準(zhǔn)確的。如對 F 2 等級的砝碼檢定，先要確定的是 F 1等級砝碼的標(biāo)準(zhǔn)是不是穩(wěn)定的。再者要考慮檢定所用的天平是否具備有效 期 內(nèi) 的 檢 定 證 書， 般 選 用 配 套 的 機(jī) 械 天 平 為(TG328A、TG332B 型)，或相對應(yīng)的電子天平。電子天平要考
慮偏載誤差、示值誤差、重復(fù)性等，機(jī)械天平要考慮其標(biāo)尺分度值、示值誤差和不等臂誤差等。
在砝碼檢定之前，需要對所用天平行檢定或自檢，盡量消除天平裝置引起的誤差。

2. 2 環(huán)境因素的影響
砝碼檢定所受到的環(huán)境影響有溫度、濕度、清潔度、磁性、氣壓和振動等。環(huán)境的不穩(wěn)定性是影響砝碼檢定誤差的重要方面，因?yàn)橛行┮蛩氐漠a(chǎn)生是不可避免的。

2. 2． 1 天平砝碼溫度的影響
溫度是指物體的冷熱程度。自然界中的任何物理和化學(xué)過程都和溫度有關(guān)，溫度起伏波動越，對物體的性質(zhì)影響越。溫度升高，電子天平的點(diǎn)就會漂移，測量就會有誤差。對于機(jī)械天平，溫度的變化也會引起天平臂長的伸縮，必然會引起天平的度。如果是單方向受熱，那么對檢定的影響將會特別嚴(yán)重。即使是室內(nèi)照明的白熾燈也會影響天平砝碼的檢定度。所以試驗(yàn)室溫度要控制恒溫，還要避免陽光照射。

2. 2． 2 濕度的影響
濕度是室內(nèi)空氣的潮濕程度。空氣濕度過，放在空氣中的砝碼表面要吸附水蒸氣中的水分子，形成層“水膜”，水膜的質(zhì)量將影響砝碼的檢定準(zhǔn)確度，而且不同的水膜厚度對砝碼的質(zhì)量影響不。所以在砝碼檢定時要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配置干濕度表，并且要先檢定干濕度表，用通風(fēng)抽濕的方法調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，等濕度穩(wěn)定以后再行砝碼檢定。

2. 2． 3 清潔度的影響清潔度對砝碼檢定的影響是很明顯的，也是常識。砝碼在

技術(shù)研發(fā)TECHNOLOGY AND MAＲKETVol． 20，No． 9，2013檢定前要用酒精對其表面行清潔，如果灰塵較多要用無水乙醇清潔。如果砝碼是帶腔體的，則不得將砝碼整體浸入溶液中，以免液體浸入腔體。

2. 2． 4 天平砝碼磁性的影響
自然中磁場無處不在，所以砝碼不能有磁性。砝碼在鑄造的時候都要加無磁性的鎳元素做處理，而且在投入使用前都會行磁性檢定，不的砝碼不得行物體質(zhì)量的測量。在砝碼磁性檢定時要開磁場很的地方，或者是電流經(jīng)過的地方，砝碼的檢定準(zhǔn)確無誤。

2. 3 操作方法的影響
操作的方法只要每個步驟都是正確的就沒有什么的問題，輕拿輕放，不損壞天平和砝碼，對檢定的結(jié)果就不會有什么影響。

3 天平砝碼的檢定方法
3. 1 砝碼檢定要求
先要檢定實(shí)驗(yàn)室溫度和濕度，般實(shí)驗(yàn)室的溫度應(yīng)在18℃ ～ 23℃，4 h 內(nèi)的溫差變化在 3． 5℃ 以內(nèi)，相對濕度在30% ～70%，4 h 內(nèi)的濕度變化在 15% 以內(nèi)。溫度和濕度的測量值要填入試驗(yàn)檢定記錄內(nèi)。砝碼檢定時，實(shí)驗(yàn)室要關(guān)閉門窗，不得有陽光直射，不得有氣流和磁干擾。

3. 2 天平砝碼檢定方法
3. 2． 1 直接衡量法
直接衡量法速度快，操作簡單，但衡量時不能消除天平臂長的誤差，適用于質(zhì)量比較小的砝碼檢定。
3. 2． 2 替代衡量法
替代衡量法可以分為單次替代和連續(xù)替代兩種。單次替代可分為以下幾步檢定:①將被檢定的砝碼 B 放于天平的任盤中，在另個盤中放配衡砝碼 T，開啟天平測定其平衡位置，用 IB 表示。②取下被檢砝碼 B，放置相同標(biāo)稱值的標(biāo)準(zhǔn)砝碼 A，依然用配衡砝碼 T，開啟天平測定其平衡位置，用 IA 表示。若發(fā)現(xiàn)天平衡量傾角太無法讀數(shù)時，則要在較輕的盤中添加小標(biāo)準(zhǔn)的砝碼 w 使其平衡。③在顯示較輕的盤中添加測分度值小砝碼 r，測定平衡用 IAr 表示。④將測分度值小砝碼 r 留在盤中，用步被檢砝碼 B 替代被檢砝碼A，測定平衡位置，用 IBr 表示。如果需要繼續(xù)測量，可以反復(fù)
替代，記錄度量值。連續(xù)替代法可以將若干被檢砝碼組中的標(biāo)稱值對應(yīng)相等，放入任意盤中，其質(zhì)量總和不得過天平的稱量值，在另盤中放置配衡砝碼 T，開啟天平，記下連續(xù)的四個回轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)或兩次靜止點(diǎn)讀數(shù)，關(guān)住天平。取下砝碼盤中的 A1，放置標(biāo)稱質(zhì)量值與 A1 相同的 B1，開啟天平，如果不平衡則關(guān)住天平，在較輕的盤中加小標(biāo)準(zhǔn)的砝碼 w1 使之平衡。按照上述方法依次測量，記錄。直到被檢砝碼替代測量完畢為止。

3. 2． 3 天平砝碼交換衡量法
交換衡量法的步驟為:①將被檢砝碼 B 放于天平右盤，將相同標(biāo)稱值的標(biāo)準(zhǔn)砝碼 A 放于天平左盤，開啟天平，測定平衡用 IAB 表示。若衡量傾角太無法讀數(shù)，則要在較輕盤添加小標(biāo)準(zhǔn)砝碼 w 使其平衡再測。②將左右盤中的所有砝碼全部交換，開啟天平測定平衡用 IBA，如果傾角太無法讀數(shù)，則要在較輕盤添小標(biāo)準(zhǔn)砝碼 w，使其平衡行測定。③在較輕盤添加測分度值的小標(biāo)準(zhǔn)砝碼 r，加于較輕的盤，測定平衡位置，用 IBAr 表示。④將測分度值的小砝碼 r 留在盤中，將剩下的砝碼再行二次交換，測定其平衡位置，用 IAbr 表示。雙次交換和上述步驟相同，依次記錄靜止點(diǎn)和回轉(zhuǎn)點(diǎn)，填寫記錄。

4 砝碼的清潔保護(hù)
做實(shí)驗(yàn)的砝碼用后般用酒精擦拭清潔，放置陰涼處自然風(fēng)干，然后再放置于原裝盒內(nèi)。工業(yè)用的鑄鐵砝碼般用后要放置在潔凈干燥的庫房里，用布或塑料紙好，避免受潮腐蝕影響其準(zhǔn)確度。

5 結(jié)語
天平砝碼的檢定要經(jīng)常行，尤其是在做試驗(yàn)之前，就是用簡單的直接衡量法也要做次檢定。如果在做精密試驗(yàn)時則要排除切干擾因素，用交換衡量發(fā)或替代衡量法行檢定，方可所測量的質(zhì)量是準(zhǔn)確的。