摘要:電子技術(shù)隨著時(shí)代的發(fā)展日新月異,電子天平的不斷發(fā)展和完善,逐步形成取代機(jī)械天平之勢(shì)。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(jì)算機(jī)技術(shù),具有操作簡(jiǎn)便、稱量速度快、自動(dòng)化程度高、智能化功能強(qiáng)度等機(jī)械天平無可比擬的優(yōu)越性。本文從電子天平原理出發(fā),對(duì)電子天平的校驗(yàn)與質(zhì)量控制的關(guān)系進(jìn)行論述。
　　關(guān)鍵詞:電子天平；檢定；質(zhì)量控制
　　
　　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(jì)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(qiáng)度；L為受力導(dǎo)線的長(zhǎng)度；I為流過導(dǎo)線的電流；θ為通電導(dǎo)體與磁場(chǎng)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(jì)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的大小與I成對(duì)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(shí)，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(qiáng)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(shí)，微處理器將電磁線圈的電流變化量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，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(xiàng)目應(yīng)為 9項(xiàng)，檢定內(nèi)容主要包括：鑒別力、靈敏度、各載荷點(diǎn)zui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(xiàng)內(nèi)容都需要檢定，具體的檢定項(xiàng)目需要由電子天平的準(zhǔn)確度級(jí)別和檢定分度值決定，但對(duì)于日常周期檢定來說，主要進(jìn)行以下幾項(xiàng)驗(yàn)定：
　　2.1鑒別力的檢定
　　對(duì)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(duì)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(gè)d/10的小砝碼)，然后逐個(gè)取下d/10的小砝碼至顯示值變?yōu)長(zhǎng)-d時(shí)，再加上一個(gè)d/10的小砝碼，此時(shí)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(zhǎng)+d。但在一般情況下，在用電子天平的鑒別力不會(huì)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(duì)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(diǎn)zui大允許誤差的檢定
　　電子天平的zui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(jí)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(shí)，除按規(guī)程要求選取檢定點(diǎn)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(duì)每一被檢點(diǎn)采用附加小砝碼，尋求數(shù)字轉(zhuǎn)換點(diǎn)的方法來找到該檢定點(diǎn)的實(shí)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(jì)算
　　重復(fù)性是描述電子天平在相同的測(cè)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(cè)定次數(shù)應(yīng)根據(jù)電子天平準(zhǔn)確度級(jí)別的不同而異,檢定過程及數(shù)據(jù)處理方法按非自動(dòng)天平檢驗(yàn)規(guī)定進(jìn)行,對(duì)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(diǎn)進(jìn)行湊整計(jì)算的過程,而直接用天平示值減去砝碼質(zhì)量值來計(jì)算重復(fù)性誤差。對(duì)重復(fù)性誤差可用極差法或標(biāo)準(zhǔn)偏差法來評(píng)定,但以極差法常用。
　　2.4偏載檢驗(yàn)(四角誤差檢驗(yàn))
　　進(jìn)行此項(xiàng)檢驗(yàn)，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(yàn)載荷，因?yàn)椴煌臋z驗(yàn)載荷zui終檢驗(yàn)結(jié)果是不同的。同時(shí)非自動(dòng)天平檢驗(yàn)規(guī)定要求：標(biāo)準(zhǔn)天平四角誤差等于zui大值與zui小值之差：而非標(biāo)準(zhǔn)天平等于各點(diǎn)修正后的示值誤差中的zui大者,但規(guī)程允許用各點(diǎn)的示值與中心點(diǎn)的示值之差的zui大者作為四角誤差來簡(jiǎn)化檢定程序。在實(shí)際檢定工作中，根據(jù)實(shí)際情況靈活操作。
　　2.5電子天平配衡功能的檢查
　　對(duì)于新購(gòu)置的電子天平應(yīng)檢查其配衡功能，一般選取兩個(gè)載荷點(diǎn)，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(shí)的zui大允許誤差的jue對(duì)值。
　　
　　3.電子天平的校正
　　
　　衡量一臺(tái)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(shí)間較長(zhǎng)，位置移動(dòng)，環(huán)境變化或?yàn)楂@得精確測(cè)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(chǎng)流通校正方法多種多樣，各個(gè)電子衡器生產(chǎn)廠家對(duì)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?yàn)殡娮雍馄鞯男Ｕ^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。
　　下面以慈溪天東衡器廠的HX型電子天平為例說明如何對(duì)天平進(jìn)行外校準(zhǔn)。方法：輕按CAL鍵當(dāng)顯示器出現(xiàn)CAL-時(shí)，即松手，顯示器就出現(xiàn)CAL-100其中“100”為閃爍碼，表示校準(zhǔn)砝碼需用100g的標(biāo)準(zhǔn)砝碼。此時(shí)就把準(zhǔn)備好“100g”校準(zhǔn)砝碼放上稱盤，顯示器即出現(xiàn)“——”等待狀態(tài)，經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間后顯示器出現(xiàn)100.000g，拿去校準(zhǔn)砝碼，顯示器應(yīng)出現(xiàn)0.000g，若出現(xiàn)不是為零，則再清零，再重復(fù)以上校準(zhǔn)操作。#p#分頁標(biāo)題#e##p#分頁標(biāo)題#e#
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(shí)間是保證天平示值穩(wěn)定的關(guān)鍵。預(yù)熱時(shí)間的長(zhǎng)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(zhǎng)的預(yù)熱時(shí)間比較合適？這時(shí)就要根據(jù)各天平使用說明書上的要求，同時(shí)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(gè)電磁力,是由流經(jīng)線圈中與物體質(zhì)量成正比的電流在**磁鋼的磁通B、流經(jīng)線圈中的電流I及線圈長(zhǎng)度L成正比。當(dāng)天平處于預(yù)熱階段時(shí),隨著內(nèi)部溫度升高,磁通B會(huì)逐漸下降,同時(shí)I也會(huì)減小,這樣就導(dǎo)致F變小,天平失去平衡,示值會(huì)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(shí)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(shí)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zui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(shí)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(shí)現(xiàn)被測(cè)質(zhì)量向重力再向電流信號(hào)的轉(zhuǎn)換,其測(cè)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(diǎn)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(diǎn)而變的。因此,電子天平必須根據(jù)天平的使用地點(diǎn)實(shí)施重力加速度補(bǔ)償。
　　內(nèi)置校準(zhǔn)砝碼補(bǔ)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(bǔ)償方法,即在電子天平內(nèi)部設(shè)置一個(gè)校準(zhǔn)砝碼,通過對(duì)校準(zhǔn)砝碼的稱量得出當(dāng)?shù)氐膅值。這種補(bǔ)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(zhǎng)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(shí)漂誤差。
　　外附校準(zhǔn)砝碼補(bǔ)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(dòng)校準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)重力加速度對(duì)天平稱量影響的自動(dòng)補(bǔ)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(bǔ)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(cè)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(shí),
　　產(chǎn)生的zui大誤差達(dá)2?5×10-6×5×100=1?25mg,因此,當(dāng)環(huán)境溫度變化較大時(shí),應(yīng)對(duì)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(jì)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(jí)的精確度，必須參照G家計(jì)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。