如何提高机械天平计量准确性的研究

宋世栋

烟台市计量所 山东烟台 264000

1 机械天平计量准确性的重要意义及应用情况

天平按照其构造可以分为机械天平与电子天平两类；机械天平又可分为杠杆式等臂天平与杠杆式不等臂天平两类。例如，上海天平仪器厂制造的TG328A光学分析天平，设有全机械加码装置，并且还有光学投影机构，可以读出0.1-l0mg范围内的质量数值；这种天平如今依然广泛的应用在科研机构、工矿企业、高等院校，以及很多医药卫生单位的化验室或者实验室，都利用这种天平来进行精密横梁分析；由于等臂双盘天平的结构和原理存在一些不可克服的缺点，因此越来越多的用户选择使用单盘天平。总之，机械天平在我国的应用还是非常广泛的[1]。

2 机械天平计量性能影响因素

2.1 温度对机械天平计量性能的影响

机械天平测量的基本原理是杠杆原理，如果室内环境温度控制不严格会造成天平的测量零部件出现热胀或冷缩的现象，使天平不能准确的反映被测物质的质量。例如：在实验室内对同一台称量为200g、精度为0.1mg的精密机械天平，使用中全称量天平的分度灵敏度是在秤盘上加放10mg标准小砝码进行检定，首先，室温设定为30℃后平衡2小时进行检定，天平移动100个分度；然后，将室温设定为20℃后平衡2小时进行检定，检定结果变为天平移动102个分度。这是因为天平零部件和装配螺钉的松紧程度受到热胀冷缩现象影响发生变化，三把刀的位置也会发生微量位移造成横梁重心移动，使得天平的灵敏度产生变化。此外，天平的环境湿度最好控制在70%以内，潮湿的环境有可能导致天平的砝码发生锈蚀或使显示屏幕起雾。

2.2 结构因素

机械天平的主要原理为杠杆原理，要保证受力点和支撑点的相对平衡，这样才能保障机械天平的稳定性和计量的准确性。一般的机械天平都有两个受力点和支撑点，两个受力点和支撑点要保障平衡，这样才能够保证计量结果的准确性，如果受力点和支撑点不平稳，天平的稳定性就不能保证，从而影响机械天平的计量结果，使机械天平的计量性能受损。

3 影响机械天平计量性能原因分析和处理办法

3.1 影响机械天平稳定性的主要因素及处理办法

机械天平的稳定性是影响机械天平计量性能的重要因素，在日常的生产生活中，一定要加以关注，影响机械天平稳定性的因素主要有两个方面，一个是天平指针的长短，在进行机械天平设计时，应考虑天平的主要功用，根据具体使用方向设计指针的长短，使其符合计量的基本需求，在计量过程中，若发现因指针的长短而影响了计量结果的准确性，要及时进行调整，保证计量工作的准确、顺利进行。二是杠杆重心的位置，杠杆重心位置的过高或过低都会导致机械天平的稳定性不佳，杠杆的重心不可与支点重合，若出现重合现象，应及时调整，确保稳定性，在日常的检修过程中，应该经常关注机械天平的性能，检查是否存在指针以及重心方面的问题，保障机械天平的稳定性能良好，以确保计量工作的顺利进行。

3.2 影响机械天平准确性的主要因素及处理办法

重心的稳定会对机械天平的平稳度和精准度造成一定的影响，重心太高的话，很有可能会出现计量的结果太高，或者太低，正常情况下我们需要采用天平上的螺丝来调整天平的精准度。虽然环境因素会对机械天平有影响，但是这种影响是人为可以控制的，保证天平不受到水的腐蚀，或者空气的化学物质影响。最好我们可以把机械天平放在一个不易腐蚀，通风的地方，这样会对天平的器件进行一个良好的保护。机械人员需要根据天平的准确性进行调节，适当进行保障和修理，如果天平出现了一些缺陷或者零件受损，需要及时更换零件，严重的可以往返厂家进行维修。另外在称量的时候需要把机械天平放在台面比较平稳的地方进行称量，这样机械天平称量的精准度会更精准一些[2]。

3.3 机械天平不等臂故障的调修

机械天平不等臂误差是JJG98-2006《机械天平检定规程》的一项重要计量指标，新生产和修理后的不等臂误差应≤±3分度，使用中的不等臂误差应±9分度。不等臂误差与载荷有关，载荷越大不等臂误差越大，反之载荷越小不等臂误差越小。不等臂误差的产生原因很多：温度变化造成受热不均、螺丝不紧固、横梁材质差以及强度不高等。天平室应保持恒温状态，从而避免称量过程中单臂受热或受热不均造成两臂的长度不相等。

横梁的材质应选用膨胀系数小、强度高的材料制作，避免温度变化时造成天平的膨胀程度不一样。如果机械天平刀盒的固定螺丝上的不够紧固，在搬运途中受震动后易改变边刀与中刀的距离，从而造成不等臂误差。机械天平调修三刀时也可能改变边刀与中刀的距离，从而造成不等臂误差。调修不等臂误差的关键是调整两边刀盒与中刀的距离调整为一致。调修方法为：首先，松开边刀盒的对顶螺丝，然后，再松刀盒底部左边的升刀螺丝同时紧右边的升刀螺丝，这样可使刀盒稍微倾斜，从而刀子向左移动，右臂减小。调整位置合适后，再将紧固螺丝固定好。调整臂差时应注意三刀引起的平行性与变动性变化[3]。

4 结语

天平是我们在日常的生产和生活当中，最熟悉的、最常见的采用杠杆原理制造的称重计量器具。在一般的情况下，机械天平的精度经过调整，可以调得非常的精确；不过它在安装调试的过程中，只有熟练掌握和经验丰富的技术人员才可能把它调整到符合规定的要求；由于其刀口和支架比较容易造成磨损，因此可能会影响到称量时的精准度和灵敏度，在同一个时候还会受砝码精度的影响；还有机械天平称量的速度会比较慢，操作、维护起来不那么方便，而且还存在造价比较高、维护费也不低、对称量的数值处理不能自动记录、同时维护保养的周期短、在管理上也不那么方便等等缺点，使其在多领域的应用受到了比较大的限制。