电子天平的使用、维护及期间核查

高 宇

［1.中国纺织信息中心，北京 100010；2.中纺协（北京）检验技术服务有限公司，北京 100025］

电子天平的原理为用电磁力平衡来称量物体的质量，一般可以分为超微量电子天平、微量天平、半微量天平等。相比传统机械天平，电子天平的优点是：方便快捷、数据准确、人为误差小，有些电子天平还具备自校功能。纺织品测试中经常用到电子天平，例如纺织品pH 测试［1］，用精度为0.01 g 的天平称取（2.00±0.05）g 试样，然后萃取，测试萃取液的pH；纺织品中邻苯二甲酸酯的测定［2］，用精度0.1 mg 的电子天平，称取（0.30±0.01）g 样品，通过萃取、上机后，计算邻苯二甲酸酯的质量分数。本文介绍了天平的相关术语、使用及期间核查和维护，帮助操作人员正确使用电子天平，获得准确的称量结果。

1 天平的介绍

1.1 术语

去皮装置：天平秤盘上有载荷时，将示值设置为零的装置。

多分度：只有一个称量范围，按不同实际分度值分为几个局部称量范围。局部称量范围是根据所加载荷的增减自动确定的。例如某个天平的量程是0～420 g，称量范围在0～200 g 时，天平的实际分度值为0.000 1 g；称量范围在200～420 g 时，天平的实际分度值为0.001 g。

最大称量：不计添加皮重时的最大称量能力。

最小称量：小于该载荷时称量结果可能产生过大的相对误差。

实际分度值（d）：指相邻两个示值之差。

检定分度值（e）：用于划分天平级别与进行计量检定的，以质量单位表示的值。

检定分度数（n）：最大称量与检定分度值之比。

1.2 天平级别

天平根据检定分度值与检定分度数划分成4 个等级［3］：特种准确度级、高准确度级、中准确度级、普通准确度级，对应的符号分别为 、 、 和 。同时，天平准确度级别还与e、n满足相应的关系，详情如表1所示。

表1 天平准确度级别与e、n 的关系

在表1 的最后一列中，除e＜1 mg 的 级天平外，其余用d代替e计算最小称量。例如天平的铭牌上显示该天平为 级天平，d=0.000 1 g，e=10d，最大称量为120 g，根据表1 可以计算出该天平的最小称量为0.01 g；若天平的铭牌上显示该天平为 级天平，d=0.001 g，e=10d，最大称量为220 g，根据表1 可以计算出该天平最小称量质量为0.02 g。

1.3 天平的误差

不同级别的天平有不同的最大允许误差（MPE），同一级别的天平，在不同称量范围也有不同的最大允许误差。最大允许误差与天平级别和称量范围之间的关系见表2。例如，天平为 级天平，d=0.000 1 g，e=10d，最大称量为120 g，在0 g≤m≤50 g 时，最大允许的误差为0.000 5 g；在50 g＜m≤200 g 时，最大允许的误差为0.001 0 g。

表2 最大允许误差与天平级别和称量范围之间的关系

2 天平的使用

2.1 天平的存放环境

分析天平是一种精密仪器，每一台分析天平都有相应的工作环境。在适合的环境中使用天平，才能获得精确的数据，同时也能够延长设备的使用期限。

首先，天平要放置在专用的天平台上，防止天平在称量时受到震动，导致天平数值波动。一些轻微的震动都能够导致天平数值变化，影响天平的称量。所以，在放置天平时，要将能够产生震动的仪器与天平分开，例如振荡器、摇床等。

其次，天平要放在特定的温度和湿度环境中。环境过于潮湿会导致电子天平中的一些电路和精密元件受潮损坏；环境温度过高会使天平读数不稳定，导致测量结果不准确。有些天平会在铭牌上写出使用温度范围，例如Temp：+10 ℃/+30 ℃，表示天平需在10～30 ℃使用，若超出这个范围，会导致天平数据不准确。

最后，电子天平要远离电磁场。因为实验室用的大部分电子天平都是利用电磁力平衡原理来称量的，电磁场会影响天平内部的电磁力平衡式传感器，导致读数波动。

2.2 天平的操作步骤

（1）观察天平的水平装置，检查天平是否水平。通过调节天平的底脚螺栓来调节天平平衡，左旋增高，右旋降低。

（2）在长时间断电后，要开机预热30 min；若未断电，直接开机使用即可。

（3）将天平的防风罩打开，放入称量纸，示数稳定后，按清零键，关闭防风罩，观察天平示数是否为零，若不为零，按清零键，直到示数为零。

（4）打开防风罩，将待称量物品放在天平上，关闭防风罩，待天平示数稳定后，读取示数。

3 天平的期间核查

3.1 恒重称量法

恒重称量法是选取任意一个质量不会轻易发生改变的物块，如砝码、量块、铁块等。在天平计量后，用计量过的天平多次称取该物块，取平均值并记录，该数值就默认为该物块的质量。保管好物块，防止物块受潮磨损。在期间核查时，用天平称取该物块，并记录数值，将数值与物块的质量相比较，满足表2 中的最大允许误差即认为该天平是稳定的。需要注意的是，选取物块的时候，要将天平不同最大允许误差的称量范围覆盖到。例如 级天平，d=0.001 g，e=10d，最大称量为220 g，在0 g≤m≤50 g时，最大允许误差为0.005 g，在50 g＜m≤200 g 时最大允许误差为0.010 g，在200 g＜m≤220 g 时，最大允许误差为0.015 g，所以，选取物块的时候要选取3 个，质量分别为0～50 g、50～200 g、200～220 g。这样才能保证天平每一个称量范围都进行了期间核查。该方法的优点是核查成本低，方便简单，易操作。

3.2 砝码核查法

砝码核查法是用校准过的砝码，根据JJG 1036—2008《电子天平检定规程》进行期间核查，分别进行偏载误差、天平的重复性和示值误差的核查。

偏载误差是载荷在不同位置的示值误差要满足相应的最大允许误差的要求。选取相应的砝码，在秤盘的左上、右上、左下、右下和中心分别测量，示值误差Ec≤MPE。

天平的重复性是相同载荷多次测量的差值不得大于该载荷点下的最大允许误差的绝对值。选用最大称量80%～100%的单个砝码，多次测量，最大值与最小值之差需满足该载荷下的最大允许误差。

示值误差是各载荷点的示值误差不得超过该天平在该载荷点的最大允许误差。将载荷从零开始，逐渐往上加载，直至加到天平的最大称量；然后逐渐卸下载荷，直到载荷为零。载荷点必须包括空载、最小称量、最大允许误差转换点所对应的载荷和最大称量。做期间核查时，可以根据实际情况选择载荷点，哪些载荷在实际称量中用的比较多就选哪些。例如纺织品pH 测试中，样品质量为2.00 g，那么该天平在期间核查时要多选择2.00 g 附近的载荷点，其他载荷点可少选择。

该方法的优点是能够准确地体现天平的使用状况，全方位核查天平的性能，保证实验数据的准确性和稳定性。

4 天平的维护

天平是一种精密仪器，不仅需要在日常使用中进行维护，更需要定期进行维护保养。

在日常称量时，不要将液体洒入天平内部，若不小心洒入，需及时清理。每次使用后，要清理天平秤盘，防止杂物进入天平内部的传感器。

进行定期的维护保养时，将所有不锈钢零件进行清洁，取下天平秤盘进行彻底清洁，不要用有腐蚀性的清洁剂。取下秤盘，用洗耳球或者小刷子将内部灰尘和杂物清理干净，待秤盘和零件风干后再装回。调整天平水平，开机，调试天平，检查天平运行是否正常，若天平有自校准功能，可进行自校准，若没有，进行核查。

5 小结

在天平的使用过程中，要规范操作，养成良好的使用和维护习惯；在进行期间核查时，要选用合适的方法，保证天平的稳定性；同时，要进行定期的维护保养，才能够使设备有效运行，测量数据精准，从而提高工作效率。