砝码的磁性检测与分析

杜丽雯

【摘要】 砝码的磁性会对其称量结果产生重要的影响，本文通过测量砝码的磁性及其对测量结果，分析砝码的磁化率与测量结果之间的关系，进而控制由于砝码磁化率引起的测量误差，增加测量的精准度。

【关键词】 砝码 磁性 检测 分析随着科学技术的发展，人们对测量的精准度的要求越来越高。机械天平在质量测量的领域中长时间占据主导地位，在质量测量中发挥了重要的作用，但是，随着电子技术的发展，电子天平与质量比较仪已经被越来越广泛的应用于科研与生产当中，特别是在科研中，对质量测量的精准度要求比较高的时候，使用电子天平的频率比较高[1]。

但是，电子天平的砝码在制作与使用过程中易被磁化，进而影响测量的精准度，本文通过对砝码磁化率与测量结果之间的关系进行分析，明确二者之间的关系，进而提高测量的精准度。

一、砝码磁性的测量

砝码磁性的测量在我国开展的时间并不长，测量砝码磁性所使用的方法、 装置以及对测量结果的不确定度分析还有待深入研究。但是现在可以确定的是，砝码的磁性与制作砝码的材料有直接的关系，砝码的磁化包括砝码的体积磁化率以及磁化强度两方面的内容，例如准确度等级为E2、标称质量≥20g的砝码，要求磁化率≤0.07，强度≤8μT。通常在对砝码进行磁性测定的时候要选择5个位置对砝码进行测量以判断砝码磁性的均匀性。本研究采用梅特勒公司所生产的MX型磁化率计来对砝码磁性进行测量，测量结果如表1所示，（磁化率计的电子天平分度值为1mg，永久磁铁的磁矩值md为0.08500Am2，Zi值为磁化率计的永久磁铁中心到被测砝码底部的垂直距离）。

表1 砝码磁性的测量结果

砝码底部最大磁场值（A/m） 位置 中心 左侧 右侧 上侧 下侧

z（mm） 磁化率 磁化强度（mT） 磁化率 磁化强度（mT） 磁化率 磁化强度（mT） 磁化率 磁化强度（mT） 磁化率 磁化强度（mT）

1146.89 22.77 0.00354 -0.006 0.00193 0.014 0.00182 0.014 0.00169 -0.010 0.00197 0.052

782.01 25.87 0.00306 0.021 0.00167 0.012 0.00146 0.052 0.00147 -0.011 0.00173 0.044

630.69 27.77 0.00356 0.019 0.00189 0.007 0.00176 0.051 0.00165 0.010 0.00198 0.037

458.92 30.87 0.00357 0.017 0.00206 0.052 0.00181 0.055 0.00192 0.009 0.00198 0.062

172.89 42.77 0.00379 0.109 0.00259 0.097 0.00268 0.114 0.00253 0.084 0.00249 0.123

二、影响砝码磁性测量的因素

影响砝码磁性测量的因素分为影响砝码磁化率的测量因素以及影响砝码磁化强度的测量因素2部分。其中影响砝码磁化率的测量因素包括电子天平测量的质量变化的平均值、磁化率计中的永久磁铁中心到被测量的砝码底部的垂直距离、永久磁铁磁矩、砝码几何尺寸、重力加速度等；影响磁化强度的测量的因素包括砝码磁化率以及磁场梯度等因素。

三、砝码磁性测量的分析

本研究对磁场强度的测量结果表明：可以通过在不同的位置测量砝码的磁化强度来判断砝码被磁化是否均匀，本研究中砝码在偏离中心位置的时候，所测磁化率的数据之差小于0.00033，同时所测得的磁极化强度之差小于0.064mT，表明砝码被磁化的比较均匀；磁化率计中的永久磁铁中心到被测量的砝码底部的垂直距离发生变化时， 测量值的变化极小，由此我们可以推断出距离的变化与砝码磁化率测量结果基本无关。

四、砝码磁化率计的校准

在磁化率计的验收中，通常认为磁化率计配备的电子天平的合格则磁化率计即合格。但是电子天平仅是磁化率计的一部分，磁化率计还会受到永久磁铁磁矩、磁场梯度等因素的影响，所以，验收磁化率计的时候单纯的对其所配置的电子天平进行验收是不全面的，使用带有磁性数值标记的模块对磁化率计进行校准是比较理想的磁化率计的校准方式。

五、砝码磁性对质量测量的影响

目前使用电子天平的平衡量装置是通过电磁力平衡补偿原理来实现平衡的，在对质量进行测量的时候如果使用磁性不合格的砝码进行质量测量，则会不可避免的由于磁性而产生力的作用[2]，进而使测量的结果出现偏差。

综上所述，质量测量中，由于砝码磁性不达标引起的测量偏差会给质量测量结果的精准度带来重要的影响。因此，使用精准的磁化率计对砝码的磁化率进行测量及调整使砝码的磁化率符合国家规定的标准之内，进而更好的控制质量检测的精准度。