電子天平

電子天平

人們把用電磁力平衡被稱物體重力的天平稱為電子天平。其特點是稱量準確可靠、顯示快速清晰並且具有自動檢測系統、簡便的自動校準裝置以及超載保護等裝置。

原理

電子天平,用於稱量物體質量。電子天平一般採用應變式感測器、電容式感測器、電磁平衡式感測器。應變式感測器,結構簡單、造價低,但精度有限。
在2009年前不能做到很高精度;電容式感測器稱量速度快,性價比較高,但也不能達到很高精度;採用電磁平衡感測器的電子天平。其特點是稱量準確可靠、顯示快速清晰並且具有自動檢測系統、簡便的自動校準裝置以及超載保護等裝置。

分類

電子天平及其分類按電子天平的精度可分為以下幾類:

1、超微量電子天平:超微量天平的最大稱量是2至5g,

電子天平電子天平

其標尺分度值小於(最大)稱量的10-6,如Mettler的UMT2型電子天平等屬於超微量電子天平。

2、微量天平:微量天平的稱量一般在3至50g,其分度值小於(最大)稱量的10-5,如Mettler的AT21型電子天平以及Sartoruis的S4型電子天平。

3、半微量天平:半微量天平的稱量一般在20至100g,其分度值小於(最大)稱量的10-5,如Mettler的AE50型電子天平和Sartoruis的M25D型電子天平等均屬於此類。

4、常量電子天平:此種天平的最大稱量一般在100至200g,其分度值小於(最大)稱量的10-5,如Mettler的AE200型電子天平和Sartoruis的A120S、A200S型電子天平均屬於常量電子天平。

5、分析天平:其實電子分析天平,是常量天平、半微量天平、微量天平和超微量天平的總稱。

6、精密電子天平:這類電子天平是準確度級別為Ⅱ級的電子天平的統稱。

功能

■多種稱量單位-毫克、克、千克、盎司、磅、克拉等及可自定義單位
■稱量環境參數設定-零點跟蹤和環境因素過濾,確保不同環境下的讀數穩定
■最佳化的微小加樣稱量-採用最新的數字處理技術,在保持天平讀數穩定性的同時,大大提高對微量加量的回響速度,使客戶的加樣量和天平的讀數保持一致
■內置下秤鉤-滿足用戶進行密度測定和其他特殊稱量要求
■標配RS232通訊接口-方便連線印表機、電腦和其他外圍設備
■選配第二顯示器-可同步顯示天平上的稱量值,方便數據的讀取
■計件稱量-此套用模式可計算單一重量物品的數量,可用於庫存控制、零件打包、驗收、分配和計票等工作。先行者通用型天平不僅具有標準計件功能還具有平均單件重量最最佳化功能。
■百分比稱稱量-此模式可用於比較混合樣品重量和快速檢重等。在該模式下,先在秤盤上放上樣品作為參考重量,參考重量將顯示為100%,而後放上的其他載荷將以與參考重量比較後的百分比方式顯示。
■中文操作面板-使操作更加簡單便捷
■前置式水平調節泡-方便操作者對天平進行水平調節
■多組合式風罩-5片玻璃無須任何工具就可輕鬆拆卸,充分滿足您不同的稱量需求
■多種套用模式-包括計件稱量和百分比稱量。

選購

(1)如何選擇電子天平?選擇電子天平應該從電子天平的絕對精度(分度值e)上去考慮是否符合稱量的精度要求。如選0.1mg精度的天平或0.01mg精度的天平,切忌不可籠統地說要萬分之一或十萬分之一精度的天平,因為國外有些廠家是用相對精度來衡量天平的,否則買來的天平無法滿足用戶的需要。

例如在實際工作中遇到這樣一個情況,用一台實際標尺分度值d為1mg,檢定標尺分度值e為10mg,最大稱量為200g的Mettler電子天平,用來稱量7mg的物體,這樣是不能得出準確結果的:在《JJG98-90非自動天平試行檢定規程》中規定,最大允許誤差與檢定標尺分度值“e”為同一數量級,此台天平的最大允許誤差為1e,顯然不能稱量7mg的物體;稱量15mg的物體用此類天平也不是最佳選擇,因為其測試結果的相對誤差會很大,應選擇更高一級的天平,有的廠家在出廠時已規定了最小稱量的數值。因此我們在選購及使用電子天平時必須考慮精度等級。

(2)對稱量範圍的要求:選擇電子天平除了看其精度,還應看最大稱量是否滿足量程的需要。通常取最大載荷加少許保險係數即可,也就是常用載荷再放寬一些即可,不是越大越好。

校準

(使用前一定要仔細閱讀說明書),在檢定(測試)中我們發現,對天平進行首次計量測試時誤差較大,究其原因,相當一部分儀器,在較長的時間間隔內未進行校準,而且認為天平顯示零位便可直接稱量。(需要指出的是,電子天平開機顯示零點,不能說明天平稱量的數據準確度符合測試標準,只能說明天平零位穩定性合格。因為衡量一台天平合格與否,

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還需綜合考慮其它技術指標的符合性)。因存放時間較長,位置移動,環境變化或為獲得精確測量,天平在使用前一般都應進行校準操作。校準方法分為內校準和外校準兩種。德國生產的沙特利斯,瑞士產的梅特勒,上海產的“JA”等系列電子天平均有校準裝置。如果使用前不仔細閱讀說明書很容易忽略“校準”操作,造成較大稱量誤差。下面以上海天平儀器廠JA1203型電子天平為例說明如何對天平進行外校準。方法:輕按CAL鍵當顯示器出現CAL-時,即鬆手,顯示器就出現CAL-100其中“100”為閃爍碼,表示校準砝碼需用100g的標準砝碼。此時就把準備好“100g”校準砝碼放上稱盤,顯示器即出現"----"等待狀態,經較長時間後顯示器出現100.000g,拿去校準砝碼,顯示器應出現0.000g,若出現不是為零,則再清零,再重複以上校準操作。(注意:為了得到準確的校準結果最好重複以上校準操作步驟兩次。)以瑞士MettlerToled
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o AG系列電子天平為例說明如何進行天平內校準。方法如下:

天平置零位,然後持續按住“CAL”鍵直到CAL int出現為止,下述情況將在校準時顯示:天平置零、內部校準砝碼裝載完畢、天平重新檢查零位、天平報告校準過程、天平報告校準完畢、天平自動回復到稱重狀態。有的人認為在電子天平量程範圍內稱量的物體越重對天平的損害也就越大。這種認識是不完全正確的。一般衡器最大安全載荷是它所能夠承受的、不致使其計量性能發生永久性改變的最大靜載荷。由於電子天平採用了電磁力自動補償電路原理,當秤盤載入時(注意不要超過稱量範圍),電磁力會將秤盤推回到原來的平衡位置,使電磁力與被稱物體的重力相平衡,只要在允許範圍內稱量大小對天平的影響是很小的,不會因長期稱重而影響電子天平的準確度。

維護保養

1、將天平置於穩定的工作檯上避免振動、氣流及陽光照射。

2、在使用前調整水平儀氣泡至中間位置。

3、 電子天平應按說明書的要求進行預熱。

4、稱量易揮發和具有腐蝕性的物品時,要盛放在密閉的容器中,以免腐蝕和損壞電子天平。

5、經常對電子天平進行自校或定期外校,保證其處於最佳狀態。

6、如果電子天平出現故障應及時檢修,不可帶“病”工作。

7、操作天平不可過載使用以免損壞天平。

8、若長期不用電子天平時應暫時收藏為好。

計量檢定

利用電磁力平衡重力原理製成的天平稱之為電子天平。隨著實驗室套用的越來越普遍,其測量的準確性、可靠性也就愈為重要。早在1991年國家頒布實施的《JJG98-90非自動天平計量檢定規程》(試行)中,對電子天平計量檢定 的描述比較籠統,可操作性欠佳,這樣使得從事電子天平計量檢定工作的人員,在對規程的理解上並不十分透徹。尤其在評判一個電子天平的“合格與否”所掌握的尺度上不盡相同,使得儀器測量的準確性、參數的可靠性不能得到保證。為使電子天平在實際套用中的質量得到有效控制,本文就電子天平的計量檢定以及應注意的問題與大家共同探討。1如何對電子天平進行分級和判定其各項允差:目前生產電子天平的廠家比較多,有個別廠家在產品說明中未能詳細的標識其性能指標,或者是標識不規範、不統一,有的給出級別,有的不給出級別。比如有的電子天平明確了實際標尺分度值d,而未標明它的檢定分度值e,這對於使用者來說會誤以為d=e,認為電子天平能分辨出最小的值就是它本身能夠稱量的準確數值。而對於計量檢定人員來講,確定電子天平的檢定標尺分度值e非常關鍵,因為e是用來評定其準確度級別以及最大允許誤差的依據:在計量檢定中若各項參數指標的最大示值誤差均不大於1d,我們確定e=d;如果各項參數指標最大示值誤差均小於10d,我們確定e=l0d。有時還需根據具體情況而定,比如當d:0.2mg時,e=5D;d:0.5mg時,e=2d。總之,在對檢定標尺分度值的劃分上應按照以下形式:1×10k或2×10k或5×10k,k為正整數、負整數或零)。我們把除了e=d以外的情況都歸為≠d,其中以e=l0d最為常見。以下是根據檢定分度值e來對電子天平進行等級劃分及其最大允許誤差的歸納總結。2電子天平計量性能檢定的主要內容在日常的周期檢定和常規的產品質量檢查中,一般需要檢定以下幾項內容:天平靈敏度、鑑別力的檢定;天平各載荷點的最大允許誤差
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(稱量線性誤差)的檢定;天平重複性的檢定;天平的偏載或四角誤差的檢定;天平配衡功能的檢定。

2.1電子天平靈敏度、鑑別力的檢定:電子天平的靈敏度一般指分度靈敏度,其在數值上應正好等於該天平相應載荷的檢定分度值。對具有數字指示和自動或半自動校準裝置的電子天平,可以免檢該天平的靈敏度。當電子天平檢定分度值e≥lmg時,可以測定其鑑別力,方法如下:在空載或載入時處於平衡狀態的電子天平上,把相當於數字標尺分度值1.4倍的一個外載入荷(1.4d),輕緩地加放在天平稱盤上時(或從其上取下),原來的天平示值必須有所變化。電子天平各載荷點的最大允許誤差的檢定:首先開機預熱,然後按照說明書的操作程式對電子天平進行校準(這一步很關鍵),校準完畢,顯示零位。從零載荷開始,逐漸單調往上載入,直至加到天平的最大稱量值時,然後再逐漸單調卸載,直至零載荷為止。

在檢定過程中,由檢定操作人員視天平具體情況選取載荷點(這在檢定規程中未明確給出),但以下幾個載荷點應必須進行檢定:

(1)空載。

(2)全載。

(3)最小稱量Min(I級天平:100e;Ⅱ級天平:50e;Ⅲ級天平:20e;Ⅳ級天平:20e)。(4)影響天平誤差值的“拐點”所對應的那些載荷,比如I級天平:50000e、200000e;Ⅱ級天平:5000e、20000e;Ⅲ天平:500e、2000e等。

檢定

由於電子天平內置了稱重感測器等精密電子部件,因此在使用一段時間後可能會出現測量誤差較大等問題,因此我們要對其進行定期檢定,因為這樣不僅能夠提高其精確度,而且可以大大延長其使用壽命。那么我們該如何檢定電子天平呢?下面我們就來了解一下。
1.重複性檢定
重複性是描述電子天平在相同的測量條件下,對同一載荷多次稱量結果之間的差值,是衡量電子天平稱量結果能否達到一致的能力。重複性檢定應在空載和載入狀態下進行,對e≥5d的電子天平同樣允許省略數位化整誤差的修正過程而直接用天平示值減去砝碼質量值來計算重複性誤差。
2.各載荷點的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,它與電子天平的準確度等級和稱量有關,其目的是判定電子天平的示值誤差是否在規定的範圍內。通常,示值誤差(E)由下式來確定:E=I-I0,I為天平指示值,I0為標準砝碼的標稱值。對電子天平來說,這樣計算示值誤差是不夠嚴密的。我們知道,電子天平是數字顯示方式,其示值的變化不是連續的,而是以階躍形式進行。
3.靈敏度和鑑別力的檢定
靈敏度是指對於一個給定的重量變化,衡器的指示值相應能發生的示值變化。而鑑別力則是表征衡器對微小載荷的反應能力,也即要引起衡器示值有一個可發覺的變化需要添加的重量是多少。對電子天平來說,鑑別力是一個有意義的概念,而靈敏度則沒有實際意義,因此檢定員不要因為規程中將二者列在一起說明而產生誤解。
對使用中的電子天平鑑別力的檢定,通常允許作簡化處理,即選擇在空載或全載時處於平衡狀態的天平上,用質量為1.4d的小砝碼,輕緩地加放在天平上或從其上拿下,此時原來的天平示值應有變化。一般來說,使用中的電子天平的鑑別力不會有問題,所以規程中指出:對於d≤1mg或e>2d的電子天平,允許免檢其鑑別力。
4.偏載檢驗
偏載檢驗又稱四角誤差檢驗,它是通過將載荷放置在稱盤上不同的位置來檢驗天平提供一致結果的能力。在實際檢定工作中,應根據電子天平的使用要求來確定檢驗載荷。

注意事項

1天平的穩定性
天平的穩定性,就是指天平在其受到擾動後,能夠自動回到它們的初始平衡位置的能力。就拿BL-P系列精密天平來說,其平衡位置總是通過模擬指示或數字指示的示值來表現的,所以,一旦對電子天平施加某一瞬時的干擾,雖然示值發生了變化,但干擾消除後,天平又能回復到原來的示值,則我們稱該電子天平是穩定的。一台電子天平,其天平的穩定性是天平可以使用的首要判定條件,不具備天平穩定性的電子天平根本不能使用。
2天平的靈敏性
天平的靈敏性,就是天平能覺察出放在天平衡量盤上的物體質量改變數的能力。在這方面電子天平較機械天平具有更高的靈敏度,可以通過角靈敏度,或線靈敏度,或分度靈敏度,或數字(分度)靈敏度來表示。對於電子天平,主要是通過分度靈敏度,或數字(分度)靈敏度來表示的。天平能覺察出來的質量改變數越小,則說明天平越靈敏,可見對於電子天平來說,天平的靈敏度依然是判定天平優劣的重要性能之一。
3天平的正確性
天平的正確性,就是天平示值的正確性,它表示天平示值接近(約定)真值的能力;從誤差角度來看,天平的正確性,就是反映天平示值的系統誤差大小的程度。
對於槓桿式天平,天平的正確性主要表現在天平臂比的正確性。但是,無論是機械天平,還是電子天平,天平的正確性還表現在天平的模擬標尺或數字標尺的示值正確性,以及由於在天平衡量盤上各點放置載荷時的示值正確性。
4天平示值的不變性
天平示值的不變性,是指天平在相同條件下,多次測定同一物體,所得測定結果的一致程度。天平讀數的浮動範圍,浮動範圍越小,說明其不變性越好。
對於電子天平,依然有天平示值的不變性,比如對電子天平重複性,再現性的控制,對電子天平零位及回零誤差的控制,對電子天平空載或載入時,天平在規定時間(比如載入4小時)的天平示值漂移的控制。

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