浅析影响电子天平称量准确性的因素

邹异红ZOU Yi-hong

（广州纤维产品检测研究院，广州 510220）

（Guangzhou Fiber Product Testing and Research Institute，Guangzhou 510220，China）

0 引言

随着我国科学技术的不断发展，传统的机械天平逐步被电子天平所取代，并在社会各领域中得到了广泛应用。但由于电子天平使用过程中，能够对其称量准确性造成影响的因素有很多，因此，为了能够进一步提高天平称量的准确性，对各个影响因素进行分析，并在此基础上采取针对性的完善措施，是不容忽视的。

1 电子天平的工作原理

就我国目前电子天平所采用的传感器类型来看，主要以电磁力平衡式传感器为主，其相关公式为：F=BLIsinθ。其中，F、B、L、I 和θ 分别代表电磁力、磁感应强度、受力导线的长度、流过导线的电流强度和通电导体与磁场的夹角。从以上关系式中我们能够看出，F 的大小直接取决于B、L、I 和sinθ 的大小，且之间的关系呈正比，也就是说，B、L、I 和sinθ 越大，F 就越大。反之，则越小。一般来说，电子天平的构成主要包括五个部分，即电源、控制电路、键盘和显示器、光电传感器以及电磁力平衡式传感器。其基本的工作原理为：在天平处于空载状态的时候，电磁力平衡式传感器处于平衡状态，而天平处于负载的时候，感应线圈的位置就会发生相应的变化，从而使得光电传感器中的光线强度和输出电流等也会发生变化，该变化量经微处理器处理后，控制电磁线圈的电流大小，使电磁力平衡式传感器重新处于平衡状态。

2 影响电子天平称量准确性的因素

在电子天平使用的过程中，能够对其称量准确性造成的影响因素有很多，比如说恒温、无气流振动以及电压波动等。但影响最大的则要属重力加速度和温度变化，相关部门人员如果想要从根本上提高电子天平的称量准确性，必须对这两个因素给予高度重视。

2.1 重力加速度对称量准确性的影响 电子天平使用过程中，对于被测质量重力和电流信号的转换，主要是依靠电磁力平衡式传感器实现的，其转换结果与重力加速度之间有着密不可分的关系，而重力加速度又与天平的外部使用环境具有直接关系，比如说海拔高度、使用地点的纬度以及地壳密度等。因此，如果想要从根本上消除重力加速度对天平称量准确性的影响，就必须对其外部使用环境的各项因素进行全面考虑，从而有针对性地实施重力加速度补偿。

举个例子来说，现有一电子天平，我们在一楼利用100g砝码对其进行校准的时候，呈现的称量结果为100.0000。而当我们将电子天平移到8 楼（约25 米高），同样采用100g砝码进行称量的时候，其称量结果却是99.9989。由此可见，随着电子天平使用环境的变化，相应的重力加速度也有所不同。因此，在使用电子天平进行称量的时候，必须确保其随时具备相应的自校准或自补偿功能。

2.2 温度变化对称量准确性的影响 温度变化对电子天平称量准确性的影响主要指的是电磁力平衡式传感器的温度变化所带来的影响。就目前导致电磁力平衡式传感器温度变化的原因来看，主要有两个方面，一方面是由于外部环境温度变化而导致的传感器温度变化；另一方面是由于过流元件过热而导致的传感器温度变化。在电子天平应用过程中，电磁力所起的作用是不容忽视的，其主要负责对天平的平衡进行控制。但是，当天平处于预热阶段的时候，其相应的B、I 便会降低，从而导致F 变小。在这种情况下，天平便会失去平衡，示值会呈现正的单方向漂移。

为了确保天平称量的准确性，在对天平进行使用之前，都要进行充分预热。然后，要利用置零/去皮功能，使显示置零，只有满足以上情况，电子天平才能够真正使用。同时，为了避免电子器件发热造成的影响，目前电子天平中的变压器已经被移到了天平的外部，作为一个独立部分存在。除此之外，整个电子天平中，并没设有相应的电源开关。只要确保天平通电，那么就代表其正处于预热状态。因此，在天平使用过程中，不需要经常拔掉电源，尤其是对一些精准度要求较高的天平，应该确保其始终处于预热状态。对于实际分度值d 达到0.01mg 的微量和超微量电子天平，则需预热24 小时以上。对于使用中的天平，预热时间可以根据实际情况适当减少。

3 如何正确使用电子天平

了解电子天平的正确使用方法，能够大大降低由于以上两个因素而给天平称量准确性带来的影响。电子天平的正确使用方法主要包括三个步骤，即对天平进行预热、运行天平和校准天平。

3.1 对天平进行预热 不同精度的电子天平在预热的时间上也是不同的，比如说实际分度值不小于0.01mg 的天平，其预热时间应该不低于5 个小时，而对于分度值不大于0.01mg 的微量和超微量电子天平来说，其预热时间应该至少24 小时。如果天平处于使用状态，其预热时间可以相应减少。天平预热是使用过程中一项非常重要的步骤，也是确保天平平衡的一个重要环节，因此，必须对其给予高度重视。

3.2 运行天平 一般来说，天平在进行预热之后不宜马上投入使用，而是要进行一段时间的加载、卸载运动天平。当前，在使用电子天平的过程中，使用者往往忽略这一环节。目前，电子天平传感器的弹性支承体往往是由9片或11 片簧片构成，利用这些簧片，天平传感器进行力的传递，进一步使天平在平衡一失衡一再平衡之间进行调整，最后完成称量。但是，对于天平来说，如果长期处于通电预热状态，在这种状态下，天平传感器是处于休眠状态，也就是簧片处于休眠状态。正因为如此，簧片的恢复性能比较薄弱，如果这时使用天平，那么将会影响天平加载回零的效果，导致示值缺乏稳定性，使得天平无法稳定地称量。

3.3 校准天平 校准天平也是确保天平平衡的一个重要环节，无论是哪一个电子天平，如果使用前不对其进行校准，那么其称量结果势必是不准确的。目前，大多数用户认为，校准天平是计量部门应该负责的事，经他们校准过后的天平必然就是准确的，是不用再进行第二次校准的。这种想法是错误的，计量部门的主要任务只是对天平进行计量性能检定。

4 结语

综上所述，随着电子天平在我国社会各领域应用范围的不断扩大，对电子天平称量准确性的要求也越来越高。从文章的介绍我们能够得知，目前，影响电子天平称量准确性的两个重要因素就是重力加速度和温度变化。因此，在未来的时间里，相关部门如果想要从根本上提高电子天平的准确性，就必须充分考虑以上两个因素所产生的影响，并采取针对性的措施消除误差，以此来确保称量的准确性。

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