电子天平讲义

电子天平讲义一、本规程与JJG98-1990的比较计量性能要求本检定规程JJG98-1990适用范围电子天平通用天平和标准天平（包括电子天平）天平的分类无要求分为标准天平和工作用天平最小秤量根据准确度等级确定最小秤量无要求鉴别力和灵敏度的检定无要求对于检定分度值等于和大于1mg的天平可以测定鉴别力偏载误差检定示值误差应对零点修正不用对零点进行修正重复性检定1.试验载荷可以用（80%～100%）Max的单个砝码进行检定；2.每次加载前可置零。1.试验载荷为Max；2.分别对加载和空载平衡位置进行读数。示值误差检定1.试验载荷点：零点、最小秤量、接近最大允许误差转变点、最大秤量；2.示值误差应对零点修正。试验载荷点：零点、接近最大允许误差转变点、最大秤量。二、对规程的解释1.适用范围本规程适用于电子天平（以下简称天平）的首次检定、后续检定和使用中检验。首次检定是指对从未检定过的天平所进行的一种检定。后续检定包括：强制性周期检定；修理后的检定；周期检定有效期内的检定，不论是由用户提出请求，或由于某种原因使有效期内的封印失效而进行的检定。使用中检验是指为检查衡器的检定标记或检定证书是否有效、保护标记是否损坏、检定后衡器是否遭到明显改动，以及其误差是否超过使用中最大允许误差所进行的一种检查。通常我们的检定应执行首次检定或后续检定。本规程规定天平应增加最小秤量的标记。2.概述通过作用于物体上的重力来确定该物体质量，并采用数字指示输出结果的计量器具。用于砝码质量量值传递、物体质量测量、体积测量及磁性测量等。也可以用于确定与质量相关的其他量值、数量、参数或特性。3、计量性能要求3.1实际分度值（d）指相邻两个示值之差。3.2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。检定分度值e由生产厂根据表1的要求选定。3.2.1检定分度值e可取下列形式：1×10k或2×10k或5×10k其中k为正整数、负整数或零。检定分度值只能以1、2、5为基数，不能以3、4、6、7、8、9为基数。如：e=6kg是错误的。3.2.2检定分度值e由下式规定：d≤e≤10d在一般情况下，检定分度值e还应服从e=10kkg，其中k为正整数、负整数或零。通常e=10d、e=5d、e=2d、e=d，e=d几种情况。3.3检定分度数（n）最大秤量与检定分度值之比，。3.4准确度级别3.4.1天平按照检定分度值e和检定分度数n，划分成下列四个准确度级别：特种准确度级符号为高准确度级符号为中准确度级符号为普通准确度级符号为本规程取消了标准天平、工作用天平的分类。3.4.2天平准确度级别与e、n的关系见表1。表1天平准确度级别与e、n的关系准确度级别检定分度值e检定分度数最小秤量最小最大特种准确度级1μg≤e＜1mg可小于5×104不限制100e1mg≤e5×104100d高准确度级1mg≤e≤50mg1×1021×10520d0.1g≤e5×1031×10550d中准确度级0.1g≤e≤2g1×1021×10420d5g≤e5×1021×10420d普通准确度级5g≤e1×1021×10310d本规程增加了对最小秤量的要求，如表1最后一列。除e＜1mg的级天平外，其余对用d计算最小秤量。eMaxneMaxn例如：一台电子天平，d=1mg，e=10mg，Max=210g，计算最小秤量。该天平为级天平，而1mg≤e≤50mg，所以该天平的最小秤量Min=20d=20mg。3.4.3具有单一量程范围的天平，在整个称量范围内的最大秤量所对应的检定分度数n由下式给出：确定天平的准确度等级，例如：一台天平，d=1mg，e=10mg，Max=210g，由公式，查表1，5×103≤n≤1×105所以该天平为级天平。3.4.4多范围：有两个或多个称量范围，具有不同最大秤量和不同实际分度值，每一个称量范围均可从零到相应的最大秤量。具有多范围的天平，在每一个独立称量范围内的最大秤量Maxi所对应的检定分度数ni由下式给出：(i——每个独立称量范围的序号)3.4.4.1检定分度值应符合ei+1＞ei（i=1，2…），并标明相应的Min、n、Max。3.4.4.2当满足不同的准确的级别要求时，应按照较严格的要求定级。但可在天平检定证书内页格式的检定结论中，标示出其他量程的称量范围及准确度级别。多范围天平是指双量程天平或三量程天平。例如：一台双量程天平：Max1=40ge1=0.1mg，Min1=10mgn1=4×105Max2=120ge2=1mg，Min2=10mgn1=1.2×1053.4.5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。具有多分度的天平，在每一局部称量范围内的最大秤量Maxi所对应的检定分度数ni由下式给出：(i——局部称量范围的序号)3.4.5.1检定分度值应符合ei+1＞ei（i=1，2…）。3.4.5.2最小秤量Mini=Maxi-1多分度天平是指变量程天平。例如：一台多分度值天平：Max=15kge1=1g（0～2）kgn1=2000e2=2g（2～5）kgn2=2500e3=10g（5～15）kgn3=1500eMaxneMaxniiieMaxniii4101.210210eMaxn4101.210210eMaxn3.4.5.3根据天平的准确度等级，除最后一个局部称量范围外，应符合表2的要求。表2准确度级别级级级级≥5×104≥5×103≥5×102≥503.5最大允许误差（MPE）加载或卸载时的最大允许误差见表3。表3最大允许误差最大允许误差载荷m（以检定分度值e表示）级级级级±0.5e0≤m≤5×1040≤m≤5×1030≤m≤5×1020≤m≤50±1.0e5×104＜m≤2×1055×103＜m≤2×1045×102＜m≤2×10350＜m≤2×102±1.5e2×105＜m2×104＜m≤1×1052×103＜m≤1×1042×102＜m≤1×103任何一次单次测量结果的误差，均不应超过相应载荷的最大允许误差。3.5.1偏载误差：同一载荷下不同位置的示值误差，均应符合相应载荷最大允许误差的要求。3.5.2重复性：同一载荷多次称量结果间的差值，不得超过相应载荷最大允许误差的绝对值。3.5.3加载或卸载时各载荷点的示值误差不得超过相应载荷最大允许误差的要求。3.5.4当实际分度值d大于1/5检定分度值e时，应先确定天平修约前的示值，消除任何包含在数字示值中的化整误差，方法如下：式中：P——修约前的示值；I——天平的示值；△L——附加砝码值。式中：E——化整前的示值误差；L——载荷值。Ec=E-E0式中：Ec——化整前的修正误差；E0——零点或零点附近的误差。当d＞1/5e时，即e＜5d（e=d，e=2d）时，应对天平进行修约。例如：一台电子天平，d=5g，e=10g，Max=2000g，加放1000g的砝码，示值为1000g，逐一加放1g的小砝码，示值由1000g变成1005g，附加小砝码为eMaxii1LeIP218g，代人上述公式：P=（1000+1/2×10-8）=997g化整前的误差为：E=-3g零点误差E0=+1g，则Ec=E-E0=-3-1=-4g3.5.5天平使用中检验的最大允许误差应是首次检定时最大允许误差的两倍。4.通用技术要求4.1外观要求天平必须具备下列标记：制造厂名称或商标、产品名称、准确度级别、型式批准标记、制造计量器具许可证标记、最大秤量、最小秤量、实际分度值、检定分度值、出厂编号、出厂日期等。适当时必备的标记：电源电压、电源频率、在满足正常工作要求时的特殊温度界限、由若干独立但又相互关联的模块组成的天平，每一模块均应有识别标记。4.1置零装置4.1.1天平可以有一个或多个置零装置。4.1.2置零装置的效果不得改变天平的最大秤量；4.1.3初始置零装置的效果不应超过20%最大秤量。4.2零点跟踪装置天平应具有零点跟踪装置，零点跟踪装置在出厂时默认为开启状态；置零装置和零点跟踪装置的总效果，不得超过最大秤量的4%。通常出厂设置零点跟踪为4d～5d，一般用10d摆脱零点跟踪。4.3去皮装置天平可以有一个或多个去皮装置。4.3.1去皮装置应能保证准确置零，从而进行净重衡量；4.3.2去皮装置不得在零点以下或最大秤量以上使用。5计量器具控制5.1检定标准5.1.1砝码应配备一组标准砝码，其扩展不确定度（k=2）不得大于被检天平在该载荷下最大允许误差绝对值的1/3，该标准砝码的磁性不得超过相应要求。实际分度值（d）标准砝码等级1μgE2等级0.01mgE2等级0.1mgE2等级、F1等级mgMPE3.3103131MPE311mgE2等级、F1等级、F2等级＞1mgE2等级、F1等级、F2等级举例说明：一台天平，d=1mg，e=10mg，Max=200g天平在200g载荷处，最大允许误差绝对值为1.0e，由《砝码》规程可知，F2等级200g砝码的扩展不确定度U=1.0mgU＜，所以F2等级以上砝码均可以使用。5.1.2其他有关测量用的器具a）分度值不大于0.2℃的温度计；b）相对准确度不低于5%的干湿度计；c）非常规检查时所用的有关仪器设备。5.2温度要求1）法定温度界限如果在操作说明书中没有指定特殊的工作温度，则天平应在-10℃～+40℃的温度条件下正常工作，其计量性能不得超过表3的有关规定。2）特殊温度界限如果操作说明书中指定了特殊的工作温度界限，则天平应在下述温度界限内保持其计量性能。界限的范围至少应等于：对于级天平为5℃；对于级天平为15℃；对于级、级天平为30℃。5.2.1检定环境条件5.2.1.1温度条件检定应在稳定的环境温度下进行，除特殊情况外，一般为室内温度。稳定的环境条件是指：在检定期间所记录的最大温差，不超过天平温度范围的1/5，并且对于级天平不大于1℃，对于、、级天平不大于5℃。5.2.1.2湿度条件对于级天平相对湿度不大于80%，对于、、级天平不大于85%。5.2.1.3其他影响量振动、大气中水汽凝结和气流级磁场等其他影响量不得对测量结果产生影响。5.2.1.4天平和砝码应尽量避免阳光直接照射。5.2.2检定前的准备5.2.2.1将天平放置在一平整、稳固的平台或平板上；放置天平的平台应为平整的大理石台面或者是厚实的平板，天平下面不要铺垫胶皮板，因为这样会对天平产生磁性，影响天平的示值准确性。5.2.2.2将天平调整到水平位置；将水平泡调整到中央位置。5.2.2.3接通电源，天平预热，达到平衡、稳定；预热时间一般为30min。5.2.2.4校准天平；5.2.2.5进行一次预加载。5.3检定项目天平的检定项目为外观检查、偏载误差、重复性、示值误差。使用中检验不用进行外观检查。5.3.1偏载误差载荷在不同位置的示值误差必须满足相应载荷最大允许误差的要求。试验载荷选择1/3（最大秤量+最大加法除皮效果）的砝码。优选个数较少的砝码，如果不是单个砝码，允许砝码叠放使用。单个砝码应放置在测量区域的中心位置，若使用多个砝码，应均匀分布在测量区域内。按秤盘的表面积，将秤盘划分为四个区域，下图为天平偏载误差检定位置示意图。Ec≤MPE，示值误差应是对零点修正后的修正误差。本规程与原规程不同，在对偏载测试时应对零点进行修正。例如：E0=-0.5g，E=0.5g，则Ec=E-E0=0.5-（-0.5）=1.0g5.3.2天平的重复性相同载荷多次测量结果的差值不得大于该载荷点下最大允许误差的绝对值。5.3.2.1如果天平具有自动置零或零点跟踪装置，应处于工作状态。5.3.2.2试验载荷应选择80%～100%最大秤量的单个砝码，测试次数不少于6次。在做重复性检定时，试验载荷可以选取接近80%～100%最大秤量的单个砝码测试，如：Max=210g，重复性测试可以选取200g测试。5.3.2.3测量中每次加载前可置零。重复性检定时不用记录零点示值，每次加载前可将天平置零，这与原规程不一样。5.3.2.4天平的重复性等于