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天平的分類、準(zhǔn)確度級(jí)別及選用

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瀏覽:- 發(fā)布日期:2023-02-22 14:37:42【


一、天平的分類

從天平的構(gòu)造原理來(lái)分類,天平分為機(jī)械天平(杠桿天平)和電子天平兩大類。

 

機(jī)械天平是利用杠桿平衡原理測(cè)定物體質(zhì)量的測(cè)量?jī)x器??梢苑譃榈缺垭p盤天平和不等臂單盤天平。雙盤天平還可分為擺動(dòng)天平和阻尼天平,普通標(biāo)牌天平和微分標(biāo)牌天平(有光學(xué)讀數(shù)裝置,亦稱為電光天平)。按加碼器加碼范圍,可分為部分機(jī)械加碼天平和全部機(jī)械加碼天平。由于雙盤天平存在不等臂性誤差、空載和實(shí)載靈敏度不同等固有缺點(diǎn),逐漸被不等臂單盤天平代替。不等臂單盤天平采用全量機(jī)械減碼,克服了雙盤天平的上述缺點(diǎn),操作更為簡(jiǎn)便。

電子天平是利用電磁力或電磁力矩補(bǔ)償原理,實(shí)現(xiàn)被測(cè)物體在重力場(chǎng)中的平衡,來(lái)獲得物體質(zhì)量并采用數(shù)字指示裝置輸出結(jié)果的衡量?jī)x器。電子天平是新一代的天平,它稱量速度快,顯示清晰,操作簡(jiǎn)便,靈敏度高。而且具有自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、質(zhì)量電信號(hào)輸出功能,且可與打印機(jī)、計(jì)算機(jī)聯(lián)用,在檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量保證中有著不可替代的作用,是最先進(jìn)的天平,已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

通常稱為“分析天平”的天平是用于化學(xué)分析和物質(zhì)精確衡量的高準(zhǔn)確度天平。這類天平的最小分度值都小于最大秤量的10-5,屬于特種準(zhǔn)確度級(jí)的電子天平(Ⅰ級(jí))。分析天平可按衡量范圍和最小分度值分為常量天平(衡量范圍和最小分度值分別為100200g0.011mg)、半微量天平(衡量范圍30100g110g)、微量天平(330g0.11g)和超微量天平(衡量范圍35g0.1g以下)。

 

二、天平的準(zhǔn)確度級(jí)別

我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 98-2006《機(jī)械天平檢定規(guī)程》按照天平的計(jì)量性能要求,將天平的準(zhǔn)確度級(jí)別分為特種準(zhǔn)確度級(jí)(I級(jí))和高準(zhǔn)確度級(jí)(Ⅱ級(jí))。JJG 1036-2008《電子天平檢定規(guī)程》除了上述2級(jí),還有中準(zhǔn)確度級(jí)(Ⅲ級(jí))和普通準(zhǔn)確度級(jí)(Ⅲ級(jí))。下面以電子天平為例介紹。

天平的分度值在天平計(jì)量性能要求上有如下定義。

實(shí)際分度值(d):指相鄰兩個(gè)示值之差。即天平標(biāo)尺一個(gè)分度對(duì)應(yīng)的質(zhì)量。

檢定分度值(e):用于劃分天平級(jí)別與進(jìn)行計(jì)量檢定的以質(zhì)量單位表示的值。對(duì)于無(wú)輔助裝置的天平,檢定標(biāo)尺分度值e等于實(shí)際標(biāo)尺分度值d。有輔助裝置的天平,如電子天平,檢定標(biāo)尺分度值e由生產(chǎn)廠根據(jù)檢定規(guī)程的規(guī)則選定。它不像d值不變,由下式規(guī)定:de10d;在計(jì)量檢定中若各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的最大示值誤差均不大于1d,可確定e=d;有時(shí)還需根據(jù)具體情況而定,比如當(dāng)d0.2mg時(shí),e=5d;d0.5 mg時(shí),e=2d。我們把除了e=d以外的情況都?xì)w為ed,其中以e=10d最為常見(jiàn)。這就是必須根據(jù)檢定分度值e來(lái)對(duì)電子天平進(jìn)行等級(jí)劃分的原因。

檢定分度數(shù)(n):最大秤量與檢定分度值之比

nMax/e

上式是對(duì)于具有單一量程范圍的天平,在整個(gè)稱量范圍內(nèi)的最大秤量所對(duì)應(yīng)的檢定分度數(shù),是決定天平準(zhǔn)確度級(jí)別的指標(biāo)。雙量程的天平另行規(guī)定。

 

三、如何選用天平

天平的名稱、規(guī)格不同,價(jià)格相差很大。需要我們?cè)诹私馓炱降募夹g(shù)參數(shù)和各類天平特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)各分析項(xiàng)目稱樣量大小及稱量要求的精度等來(lái)選用天平。各生產(chǎn)廠給出的電子天平的型號(hào)規(guī)格的參數(shù)不盡相同,主要有:名稱、型號(hào)、稱量范圍(單量程或雙量程)、分度值(有的稱可讀性精度)、重復(fù)性、秤盤直徑、工作空間高度等。

1.最大秤量

選擇電子天平還要看天平的量程是否滿足稱量要求,一般取常用最大載荷加上20%左右的保險(xiǎn)系數(shù)即可。量程并非越大越好,因?yàn)橥瑯泳鹊奶炱?,量程越大,價(jià)格越貴。

2.準(zhǔn)確度級(jí)別的選擇

要根據(jù)檢定分度值(e)來(lái)選擇符合稱量的精度要求的天平,而不是天平的分度值(d ),對(duì)于機(jī)械天平,當(dāng)某型號(hào)的天平檢定標(biāo)尺分度值。等于實(shí)際標(biāo)尺分度值d時(shí),可以用分度值;對(duì)于電子天平,比如一臺(tái)實(shí)際標(biāo)尺分度值d0.1mg,檢定標(biāo)尺分度值e1mg的天平,就不能滿足化學(xué)分析中稱量0.6g基準(zhǔn)物,因?yàn)橐蠓Q量精確至0.1 mg。

3.單量程或雙量程

雙量程的電子天平例如島津AUW120D電子分析天平,稱量能力為120g/42g,最小顯示值0.1mg/0.01mg,重現(xiàn)性(標(biāo)準(zhǔn)偏差σ);0.1 mg (120g量程);≤0.02mg (42g量程)??梢詽M足不同稱量精度的應(yīng)用。

又例如,稱樣量5mg,要求精確至1%即0.05mg的稱量,樣品加容器的質(zhì)量小于1g,可以選用最大秤量2g,檢定分度值小于0.05mg的半微量天平。

4.自動(dòng)化程度更高的電子天平

電子天平的發(fā)展主要體現(xiàn)在應(yīng)用技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)(稱量的不確定度)控制能力的發(fā)展,同樣的技術(shù)指標(biāo),由于對(duì)稱量風(fēng)險(xiǎn)控制能力不同,可以在價(jià)格上相差好幾倍。根據(jù)需要,可以選用具有監(jiān)視和控制天平準(zhǔn)確度功能的天平。天平違反限制條件,將不會(huì)輸出數(shù)據(jù)的功能,這些條件為:樣品量小于最小秤量、天平?jīng)]有調(diào)整水平、天平需要校準(zhǔn)等。最先進(jìn)的電子天平具有全自動(dòng)水平調(diào)整、時(shí)間和溫度觸發(fā)的自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)的可重復(fù)性測(cè)試、偏載誤差自動(dòng)補(bǔ)償和超高壓靜電消除功能等。

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