电子天平称量不准确的原因及解决方案

电子天平称量不准确的原因及解决方案【摘要】本文阐述了影响电子天平称量准确性的几个因素及解决方案。【关键词】分析天平称量准确性原因解决方案【中图分类号】TH715【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2015）09-0197-02电子天平是利用电磁力平衡原理制造的天平，其衡量的结果是物体的质量，和机械天平向比较，它的特点是功能多、称重速度快、操作方便，被广泛地应用于工农业生产、国防建设、医疗卫生和科学实验的各个部门。但是电子天平也有些因素会影响电子天平称量的准确性，例如天平环境的选择、天平的正确操作、物理因素等。下面就这些方面来谈谈电子天平称量不准确的原因及解决方案。一天平环境的选择1.天平室的影响电子天平应安放在远离振动和气流波动较大的环境，所以天平室应避免受到气流、冲击和振动的影响，远离容易产生振动的区域。远离高压传输网络、高压线等可能产生静电负荷影响的区域。最好只有一个出入口，窗户越少越好，这样可以防止空气的对流。2.天平台的影响天平台应减少振动影响，仅用于放置天平。天平台选用材料要求为不易变形的材料，非铁的抗磁性材料、非塑料或橡胶的防静电材料。另外天平台应放置于房间角落或者竖直立于地面或固定于墙面，不能倾斜，这里是最稳固、振动影响最小的位置。3.温度及空气湿度的影响天平正常工作温度范围：5℃～40℃，保持称量环境温度的恒定，典型温度漂移值1～2ppm/℃。天平正常工作环境湿度范围：25～85%RH，保持相对湿度范围为：45～60%RH，对于微量天平，应尽可能保持称量环境湿度的相对恒定。4.光照的影响避免阳光直射，例如：天平应被放置在无窗的墙边，选用较少产生热辐射的照明设备，如荧光灯，另外照明装置应与工作台保持距离。5.气流天平还应放在远离风扇或空调等风源的地方，确保天平的上方不要有直接的气流，同时避免在门旁称量。二天平的正确操作1.调节水平一般高精度的电子天平都带有水平调整器和水平器，使用中要经常对天平的水平状态进行调整。实际上有些使用者经常忽略对天平水平状态的调整，这也是造成天平称量不准确的原因。2.天平预热电子天平的基本工作原理是F=BILsinQ。当天平处于预热阶段时，随着天平内部温度的升高，磁通量B会逐渐下降，同时，流经线圈中的电流I也会减小，这样就导致了电磁力变小，天平失去平衡。天平的显示会呈现正的单方向漂移，只有天平经过充分预热，使磁钢达到热平衡，这一变化过程才结束。3.运动天平电子天平预热好以后，不要立即进行称量，而要短暂地加载、卸载，以运动天平。电子天平的传感器通常是由9或11片簧片构成的弹性支承体，天平传感器就是利用这些簧片进行力的传递，使天平在平衡―失衡―再平衡的过程之中完成称量。然而，在天平处于通电预热阶段或较长时间停止称量时，天平传感器是处于停止工作的休眠状态，当然簧片也处于休眠状态，其恢复性能不佳，若这时进行称量，势必会引起天平加载后回零不佳，示值稳定性不好，重复性差。运动天平的方法是用相当于天平最大秤量的砝码或物体加载到秤盘上，然后再卸载，此时并不在乎加载示值和是否回零，如此反复10次以上，使传感器的簧片从休眠状态逐渐进入工作状态，天平才能稳定地称量。对于进行计量检定天平，这一步是必不可少的，否则会得不到好的称量结果。三物理因素的影响1.样品的吸湿性和挥发性具有吸湿性的样品，天平显示值会缓慢增大，具有挥发性的样品时，天平显示值会越来越小，并非天平自身漂移的原因。为了减少样品吸湿性和挥发性的影响，可使用细颈容器，给容器加盖或上塞，还应当尽量减少称量的时间。2.静电的影响静电对微量、半微量和分析天平有较明显的影响，称量容器和样品一旦有了静电，会导致天平显示值长时间不稳定，无法稳定显示准确的称量结果。同一个容器或样品，每次称量时都显示不同的称量结果，也就是重复性很差。为了消除容器的静电，简单的办法就是采用一根专门的接地线，埋入大地，然后将接地线引入电源插座的接地端。使用加湿器增加空气湿度，理想的相对空气湿度为45%～60%。在温暖干燥的冬季，可在天平称量室内放置一杯水，增加称量室内的空气湿度；注意选择不同材料的称量容器，尽量避免用塑料容器，它极易产生静电。玻璃容器这方面的性能优于塑料容器，金属容器更好；并使用专门的消除静电装置。3.温度的影响我们在实验室经常会称量锥形瓶，记录称量结果，当我们用手握住锥形瓶约1分钟后再次进行称量，发现锥形瓶变轻了，这是为什么呢？这是由于样品和称量环境存在温度差异，导致称量值单方向频繁变化，进而使称量容器周围存在气流。为了解决样品和容器的温度影响，在称量时，要保持样品同称量室具有相同的温度后再进行称量，不要用直接从干燥器或冰箱里取出的样品称量。为了避免手温对容器的影响，要使用镊子夹取容器，尤其要注意尽可能避免手进入天平称量室，引起称量室温度升高，为此可使用长柄镊子夹取容器，或者使用长柄样品勺添加样品。4.空气浮力当我们把同一样品在空气中和真空中进行称量时，获得的称量值是不一致的，原因是阿基米德定律告诉我们，浸在液体里的物体受到向上的浮力作用，浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。气球能升起来，是受大气压力的影响。同样称量样品时周围的媒质就是空气，样品会受到空气浮力的影响。5.重力加速度天平称量的是物体的质量，而不是重量。也就是说，使用任何一台天平，不管这台天平被放置在地球上的任何地方，也不管这台天平被放置在什么高度，称量同一物体，由于物体的质量是不变的，因此称量的结果应该完全相同。然而地球存在地心引力，任何一个有质量的物体其重量都会受到重力加速度的影响。例如一个物体在一楼时，称得的质量正好是200.0000g，而在四楼（10m高度）时就变成了199.9993g。显然，用电子天平称量时就无法得到相同的称量结果。因此，当天平搬到四楼后，要重新对天平进行校准，重新再称量，结果又变成了200.0000g。这样由于应用了校准技术，不管在一楼还是四楼，都得到了相同的称量结果相同的质量值。综上所述，用分析天平称量样品时，会由于天平环境的选择、天平的正确操作、物理因素影响以及操作使用不规范等造成称量结果的不准确。要想得出准确的称量结果，就要使用经过校准的分析天平，排除环境和样品的物理因素对天平称量的干扰，严格按操作规程使用天平。参考文献[1]魏凤儒.提高电子天平称量的准确性[J].计量与测试技术，2012（8）：57～59[2]唐占全.电子天平如何称量准确[J].西藏科技，2010（7）：13～14[3]刘隽、傅冰.影响电子天平准确性的两个因素[J].中国计量，2002（9）：43～44〔责任编辑：林劲〕