天平砝码的精度检定分析 摘 要:砝码是天平衡器中的重要仪器之,其直接影响着被称量物体质量的准确度。文章简介了天平砝码的性质,分析了影响砝码检定的因素,介绍了几种砝码检定的方法以及砝码的清洁保护。 引言 天平砝码是称量物体质量的标准量器,如果性征发生改变,则直接影响被称量物体的准确性。如果是实验室所用天平砝码不准确,则直接导致试验结果的不准确。所以对天平砝码应该定期行检定,保持清洁,才可以其称量的准确性。 1 天平砝码的性质 1. 1 天平砝码的材质 砝码是天平衡器中重要的仪器之,般是由无磁不锈钢(铜镀铬、铁镀铬)做成。每架天平都配有套砝码。般砝码的形状有:圆柱体、圆锥形、板形、片形、环形、条形。不锈钢砝码,其外观有着接近镜面的光亮度;铸铁砝码的外层表面需做防腐蚀处理,但是,铸铁砝码的成本比较低,所以在检定 3 级以下的计量器具时,用的都是铸铁砝码。 1. 2 天平砝码的特性 砝码如果被腐蚀,称量的质量就不准确,所以抗腐蚀性是砝码*的特性。般不锈钢砝码都要镀层硌,硌镀层具有化学稳定性,在碱、硝酸、硫化物和多数的有机酸中都不容易发生作用。铸铁砝码也可以镀铬,或者是涂油、刷漆等都可以防锈防腐。 1. 3 天平砝码的测量 天平砝码的质量组合般为 1,2,2,5,如组砝码的质量为:①1,2,2,5;10,20,20,50 g;②10,20,20,50,100,200,200,500 mg。 在称量的时候可以采用“等量累积代替”法来选择所用的砝码。这盒砝码的小砝码是 100 mg,砝码是 100 g,那么这台天平称量的度为 100 mg,称量范围为 100 mg ~211 g。即凡在这个和范围内的任何数值的质量,都可由砝码盒中的砝码累积代替。如125. 5 g 可由100 g、20 g、5 g、500 mg 的砝码累积而成。这就能只要在测量范围内,可以用少的砝码累积,测量出任何组质量数值来。 1. 4 砝码的准确度等级 天平砝码的等级有:E 1 、E 2 、F 1 、F 2 、M 1 、M 11 、M 2 、M 22 、M 3 。 砝码共分为两等九级,等是按照不确定度来分,即等砝码有修正值;级是按照示值误差来分,即级砝码没有修正值,只要示值误差在允许范围内就是的。 2 影响天平砝码检定准确度的因素 砝码作为量器在具体操作中往往会因为些因素影响准确度。主要有装置、环境、操作方法等方面。 2. 1 天平装置的影响 如果天平的装置本身有问题,像天平安装、调整不当都会影响砝码检定的准确度。对于计量检定来说,计量标准值是很重要的参数,但是,往往会因为时间的推移和空间位置的变化而发生变化,这样计量标准发生变化了,所检定的数据也是不准确的。如对 F 2 等级的砝码检定,先要确定的是 F 1等级砝码的标准是不是稳定的。再者要考虑检定所用的天平是否具备有效 期 内 的 检 定 证 书, 般 选 用 配 套 的 机 械 天 平 为(TG328A、TG332B 型),或相对应的电子天平。电子天平要考 虑偏载误差、示值误差、重复性等,机械天平要考虑其标尺分度值、示值误差和不等臂误差等。 在砝码检定之前,需要对所用天平行检定或自检,尽量消除天平装置引起的误差。 2. 2 环境因素的影响 砝码检定所受到的环境影响有温度、湿度、清洁度、磁性、气压和振动等。环境的不稳定性是影响砝码检定误差的重要方面,因为有些因素的产生是不可避免的。 2. 2. 1 天平砝码温度的影响 温度是指物体的冷热程度。自然界中的任何物理和化学过程都和温度有关,温度起伏波动越,对物体的性质影响越。温度升高,电子天平的点就会漂移,测量就会有误差。对于机械天平,温度的变化也会引起天平臂长的伸缩,必然会引起天平的度。如果是单方向受热,那么对检定的影响将会特别严重。即使是室内照明的白炽灯也会影响天平砝码的检定度。所以试验室温度要控制恒温,还要避免阳光照射。 2. 2. 2 湿度的影响 湿度是室内空气的潮湿程度。空气湿度过,放在空气中的砝码表面要吸附水蒸气中的水分子,形成层“水膜”,水膜的质量将影响砝码的检定准确度,而且不同的水膜厚度对砝码的质量影响不。所以在砝码检定时要在实验室内配置干湿度表,并且要先检定干湿度表,用通风抽湿的方法调节室内湿度,等湿度稳定以后再行砝码检定。 2. 2. 3 清洁度的影响清洁度对砝码检定的影响是很明显的,也是常识。砝码在
技术研发TECHNOLOGY AND MARKETVol. 20,No. 9,2013检定前要用酒精对其表面行清洁,如果灰尘较多要用无水乙醇清洁。如果砝码是带腔体的,则不得将砝码整体浸入溶液中,以免液体浸入腔体。 2. 2. 4 天平砝码磁性的影响 自然中磁场无处不在,所以砝码不能有磁性。砝码在铸造的时候都要加无磁性的镍元素做处理,而且在投入使用前都会行磁性检定,不的砝码不得行物体质量的测量。在砝码磁性检定时要开磁场很的地方,或者是电流经过的地方,砝码的检定准确无误。 2. 3 操作方法的影响 操作的方法只要每个步骤都是正确的就没有什么的问题,轻拿轻放,不损坏天平和砝码,对检定的结果就不会有什么影响。 3 天平砝码的检定方法 3. 1 砝码检定要求 先要检定实验室温度和湿度,般实验室的温度应在18℃ ~ 23℃,4 h 内的温差变化在 3. 5℃ 以内,相对湿度在30% ~70%,4 h 内的湿度变化在 15% 以内。温度和湿度的测量值要填入试验检定记录内。砝码检定时,实验室要关闭门窗,不得有阳光直射,不得有气流和磁干扰。 3. 2 天平砝码检定方法 3. 2. 1 直接衡量法 直接衡量法速度快,操作简单,但衡量时不能消除天平臂长的误差,适用于质量比较小的砝码检定。 3. 2. 2 替代衡量法 替代衡量法可以分为单次替代和连续替代两种。单次替代可分为以下几步检定:①将被检定的砝码 B 放于天平的任盘中,在另个盘中放配衡砝码 T,开启天平测定其平衡位置,用 IB 表示。②取下被检砝码 B,放置相同标称值的标准砝码 A,依然用配衡砝码 T,开启天平测定其平衡位置,用 IA 表示。若发现天平衡量倾角太无法读数时,则要在较轻的盘中添加小标准的砝码 w 使其平衡。③在显示较轻的盘中添加测分度值小砝码 r,测定平衡用 IAr 表示。④将测分度值小砝码 r 留在盘中,用步被检砝码 B 替代被检砝码A,测定平衡位置,用 IBr 表示。如果需要继续测量,可以反复 替代,记录度量值。连续替代法可以将若干被检砝码组中的标称值对应相等,放入任意盘中,其质量总和不得过天平的称量值,在另盘中放置配衡砝码 T,开启天平,记下连续的四个回转点读数或两次静止点读数,关住天平。取下砝码盘中的 A1,放置标称质量值与 A1 相同的 B1,开启天平,如果不平衡则关住天平,在较轻的盘中加小标准的砝码 w1 使之平衡。按照上述方法依次测量,记录。直到被检砝码替代测量完毕为止。 3. 2. 3 天平砝码交换衡量法 交换衡量法的步骤为:①将被检砝码 B 放于天平右盘,将相同标称值的标准砝码 A 放于天平左盘,开启天平,测定平衡用 IAB 表示。若衡量倾角太无法读数,则要在较轻盘添加小标准砝码 w 使其平衡再测。②将左右盘中的所有砝码全部交换,开启天平测定平衡用 IBA,如果倾角太无法读数,则要在较轻盘添小标准砝码 w,使其平衡行测定。③在较轻盘添加测分度值的小标准砝码 r,加于较轻的盘,测定平衡位置,用 IBAr 表示。④将测分度值的小砝码 r 留在盘中,将剩下的砝码再行二次交换,测定其平衡位置,用 IAbr 表示。双次交换和上述步骤相同,依次记录静止点和回转点,填写记录。 4 砝码的清洁保护 做实验的砝码用后般用酒精擦拭清洁,放置阴凉处自然风干,然后再放置于原装盒内。工业用的铸铁砝码般用后要放置在洁净干燥的库房里,用布或塑料纸好,避免受潮腐蚀影响其准确度。 5 结语 天平砝码的检定要经常行,尤其是在做试验之前,就是用简单的直接衡量法也要做次检定。如果在做精密试验时则要排除切干扰因素,用交换衡量发或替代衡量法行检定,方可所测量的质量是准确的。 |