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電子天平的校驗與質(zhì)量控制的關(guān)系

點擊: 次 時間:2019-07-18 16:15


    電子天平采用了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和微型計算機(jī)技術(shù)，因操作簡便、稱量速度快、自動化程度高、智能化功能強度等等優(yōu)勢已逐步取代機(jī)械幾天。 
　　
1.電子天平的原理 
    高精度電子天平通常采用電磁力平衡式傳感器，電磁感應(yīng)式電子天平與電子秤不同。電子秤是使用電子天平是利用電磁力平衡的原理進(jìn)行設(shè)計的。根據(jù)電磁力公式：F=BLIsinθ(1) 
    其中：F為電磁力;B為磁感應(yīng)強度;L為受力導(dǎo)線的長度;I為流過導(dǎo)線的電流;θ為通電導(dǎo)體與磁場的夾角。 
    由公式(1)可知，F(xiàn)的大小與B、L、I及sinθ均成正，由于設(shè)計好的傳感器，其感應(yīng)線圈的規(guī)格尺寸已固定，所以其B、L均不再改變，而θ為90°，故sinθ=1，因此，F(xiàn)的大小與I成對應(yīng)關(guān)系。 
    電子天平主要組成部分有：電源、電磁力平衡式傳感器、光電傳感器、鍵盤和顯示器、控制電路。電子天平的基本工作原理是天平空載時，電磁力平衡式傳感器處于平衡狀態(tài)。加載后，感應(yīng)線圈的位置發(fā)生改變。光電傳感器中的光敏三極管所接收的光線強度的改變，其輸出電流也改變，該變化量經(jīng)微處理后，控制電磁線圈的電流大小，使電磁力平衡式傳感器重新處于平衡狀態(tài)。同時，微處理器將電磁線圈的電流變化量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，迅速在顯示屏上顯示出來。 
　　
2.電子天平的檢定 
    根據(jù)檢定規(guī)程要求電子天平的檢定項目應(yīng)為 9項，檢定內(nèi)容主要包括：鑒別力、靈敏度、各載荷點最大允許誤差、重復(fù)性、偏載檢查(四角誤差)和配衡功能檢查等。根據(jù)被檢天平的具體情況，并非每一項內(nèi)容都需要檢定，具體的檢定項目需要由電子天平的準(zhǔn)確度級別和檢定分度值決定，但對于日常周期檢定來說，主要進(jìn)行以下幾項驗定： 

2.1鑒別力的檢定 
    對電子天平只有鑒別力是有意義的，因而不存在靈敏度的檢定問題。對鑒別力的檢定，比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄊ牵合葘⑾喈?dāng)于檢定載荷(規(guī)程指出載荷選用空載、全載或二者中一種)示值L的砝碼加在天平盤上(其中有10個d/10的小砝碼)，然后逐個取下d/10的小砝碼至顯示值變?yōu)長-d時，再加上一個d/10的小砝碼，此時將質(zhì)量為1.4d的砝碼輕輕加到稱盤上，顯示值應(yīng)變?yōu)長 d。但在一般情況下，在用電子天平的鑒別力不會有問題，所以多數(shù)情況下可以直接用質(zhì)量為1.4d小砝碼試一下即可，對于d≤1mg或e>2d的電子天平，規(guī)程中說明允許免檢其鑒別力。 

2.2各載荷點最大允許誤差的檢定 
    電子天平的最大允許誤差是指天平的線性度(或稱線性誤差)，它與天平的準(zhǔn)確度等級和稱量有關(guān)，目的是判定天平的示值誤差是否在規(guī)程規(guī)定的范圍之內(nèi)。在檢定時，除按規(guī)程要求選取檢定點外，還應(yīng)根據(jù)被檢電子天平的e與d關(guān)系來確定是否應(yīng)該對每一被檢點采用附加小砝碼，尋求數(shù)字轉(zhuǎn)換點的方法來找到該檢定點的實際模擬值，以確定其示值誤差。 
　　
2.3天平重復(fù)性誤差的檢定與計算 
    重復(fù)性是描述電子天平在相同的測量條件下，同一載荷多次稱量結(jié)果之間的差值，是衡量電子天平能否提供一致結(jié)果的能力。重復(fù)性檢定在空載和加載狀態(tài)下進(jìn)行，測定次數(shù)應(yīng)根據(jù)電子天平準(zhǔn)確度級別的不同而異，檢定過程及數(shù)據(jù)處理方法按非自動天平檢驗規(guī)定進(jìn)行，對e≥5d的電子天平則可以省略用附加小砝碼尋求數(shù)字轉(zhuǎn)換點進(jìn)行湊整計算的過程，而直接用天平示值減去砝碼質(zhì)量值來計算重復(fù)性誤差。對重復(fù)性誤差可用極差法或標(biāo)準(zhǔn)偏差法來評定，但以極差法常用。 
　　
2.4偏載檢驗(四角誤差檢驗) 
    進(jìn)行此項檢驗，應(yīng)注意根據(jù)使用要求來確定是用滿載還是1/3FS作為檢驗載荷，因為不同的檢驗載荷最終檢驗結(jié)果是不同的。同時非自動天平檢驗規(guī)定要求：標(biāo)準(zhǔn)天平四角誤差等于最大值與最小值之差：而非標(biāo)準(zhǔn)天平等于各點修正后的示值誤差中的最大者，但規(guī)程允許用各點的示值與中心點的示值之差的最大者作為四角誤差來簡化檢定程序。在實際檢定工作中，根據(jù)實際情況靈活操作。 

2.5電子天平配衡功能的檢查 
    對于新購置的電子天平應(yīng)檢查其配衡功能，一般選取兩個載荷點，即：(1/3)Max，(2/3)Max。在相同載荷下所得兩結(jié)果之間的差值，不得超過該載荷時的最大允許誤差的絕對值。 
　　
3.電子天平的校正 
    衡量一臺電子衡器合格與否，還需綜合考慮其它技術(shù)指標(biāo)的。因存放時間較長，位置移動，環(huán)境變化或為獲得精確測量，電子衡器在使用前一般都應(yīng)進(jìn)行校正操作。校正方法分內(nèi)部校正和外部校正兩種。目前市場流通校正方法多種多樣，各個電子衡器生產(chǎn)廠家對此方面的研發(fā)各不相同，都在朝著著便于用戶操作方向發(fā)展。通常廠家在說明書中均有詳細(xì)操作步驟，因為電子衡器的校正較為專業(yè)，如果不仔細(xì)研讀說明書很容易忽略. 校準(zhǔn)方法分為內(nèi)校準(zhǔn)和外校準(zhǔn)兩種。校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備： 
(1)天平已處于水平狀態(tài)。 
(2)按說明書的要求進(jìn)行預(yù)熱。 
(3)天平秤盤上無物品。 
(4)關(guān)閉擋風(fēng)窗，在天平置零的情況下進(jìn)行。 
　　
4.影響電子天平質(zhì)量控制的因素 
4.1預(yù)熱 
    天平的預(yù)熱時間是保證天平示值穩(wěn)定的關(guān)鍵。預(yù)熱時間的長短除與天平的檢定分度值和檢定分度數(shù)有關(guān)，規(guī)程第 18 條規(guī)定天平檢定前應(yīng)預(yù)熱 0.5h 以上，但 0.5h 以上多長的預(yù)熱時間比較合適?這時就要根據(jù)各天平使用說明書上的要求，同時天平的預(yù)熱和天平的精度有密切的關(guān)系。 
    電磁力平衡式傳感器的溫度變化主要來源于環(huán)境溫度的變化和過流元件的發(fā)熱。電子天平的基本工作原理的平衡，一旦失衡，利用電磁力將天平重新拉回平衡。這個電磁力，是由流經(jīng)線圈中與物體質(zhì)量成正比的電流在永久磁鋼的磁通B、流經(jīng)線圈中的電流I及線圈長度L成正比。當(dāng)天平處于預(yù)熱階段時，隨著內(nèi)部溫度升高，磁通B會逐漸下降，同時I也會減小，這樣就導(dǎo)致F變小，天平失去平衡，示值會呈現(xiàn)正的單方向漂移。電子天平在稱量前要充分預(yù)熱。只有經(jīng)過充分預(yù)熱，使磁鋼達(dá)到熱平衡，這一變化過程結(jié)束，天平才達(dá)到平衡。再利用置零/去皮功能，使顯示置零，此時天平才處于真正可使用狀態(tài)。 
　　
4.2預(yù)壓 
    天平在停止工作一段時間后可能進(jìn)入休眠狀態(tài)，為使天平盡快進(jìn)入工作狀態(tài)，檢定前最好用砝碼多次加載，否則天平進(jìn)程示值與回程示值之差將明顯增大，加載時不必在意稱量結(jié)果和回零情況。 
　
4.3重力加速度的影響 
    電子天平主要采用電磁力平衡式傳感器實現(xiàn)被測質(zhì)量向重力再向電流信號的轉(zhuǎn)換，其測量結(jié)果與重力加速度密切相關(guān)。而重力加速度的大小與天平使用地點的緯度、海拔高度、地殼密度、地下水變化等諸多因素有關(guān)，是隨地點而變的。因此，電子天平必須根據(jù)天平的使用地點實施重力加速度補償。 
    內(nèi)置校準(zhǔn)砝碼補償方法及其不足。目前的電子天平普遍采用內(nèi)置校準(zhǔn)砝碼的補償方法，即在電子天平內(nèi)部設(shè)置一個校準(zhǔn)砝碼，通過對校準(zhǔn)砝碼的稱量得出當(dāng)?shù)氐膅值。這種補償方法需要增加電子分析天平的機(jī)械加載機(jī)構(gòu)和自校專用砝碼，因此提高了產(chǎn)品成本和工藝復(fù)雜性。而且，內(nèi)置砝碼在長期使用后，難以進(jìn)行砝碼檢定和表面清潔處理，易于造成電子分析天平的時漂誤差。 
    外附校準(zhǔn)砝碼補償方法。將校準(zhǔn)砝碼改為通用標(biāo)準(zhǔn)砝碼，作為電子分析天平的附件，直接通過稱盤加載稱量，可進(jìn)行重力加速度的自動校準(zhǔn)，實現(xiàn)重力加速度對天平稱量影響的自動補償。由于外附校準(zhǔn)砝碼的準(zhǔn)確度能夠得到保證，重力加速度的補償精度高，已獲得廣泛應(yīng)用。 
　　
4.4環(huán)境溫度變化的影響 
    另外，溫度的變化也導(dǎo)致電子天平靈敏度的漂移，從而產(chǎn)生測量偏差。靈敏度的溫度系數(shù)Tc=2?×10-6/℃說明溫度每變化一度，靈敏度變化0。00025%，如果稱量100g物體，當(dāng)環(huán)境變化5℃時。當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時，應(yīng)對電子天平進(jìn)行校準(zhǔn)，以保證稱量結(jié)果的準(zhǔn)確。 

結(jié)論 
    天平是質(zhì)量量值傳遞的關(guān)鍵，電子天平的檢定是電子天平計量性能的前提，而電子天平的校準(zhǔn)又為精密的質(zhì)量控制提供了重要保障。為了使電子天平獲得更高等級的精確度，必須參照國家計量檢定規(guī)程，按著電子天平的綜合性能特性來進(jìn)行檢定。 

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