電子天平（以下簡(jiǎn)稱天平）作為非常重要的測(cè)量?jī)x器，如今己廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)、科研、貿(mào)易等領(lǐng)域，及日常生活中。但作為計(jì)量器具，使用一段時(shí)間后其計(jì)量性能與原設(shè)計(jì)的指標(biāo)或多或少都會(huì)產(chǎn)生偏離，為此非常有必要對(duì)其計(jì)量性能進(jìn)行定期檢定。目前檢定的主要技術(shù)依據(jù)為 JJG 98-90 非自動(dòng)天平試行檢定規(guī)程。但在規(guī)程規(guī)定的條件下，不同的檢定人員檢定結(jié)果仍然可能有所差異。本人結(jié)合自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)，在此作些分析，謹(jǐn)供參考。
1、導(dǎo)致檢定結(jié)果差異的原因
1.1 存放時(shí)間。天平在檢定室的存放時(shí)間對(duì)天平的檢定結(jié)果的影響是不可忽視的問題。對(duì)送檢的天平，建議檢定前在檢定室開箱存放至少 24h 以上，使天平內(nèi)部的機(jī)械機(jī)構(gòu)達(dá)到一定的平衡，也使天平整機(jī)及稱室的溫度與環(huán)境溫度相平衡。
1.2 預(yù)熱時(shí)間。首先，電子天平在稱量前要充分預(yù)熱。電子天平的基本工作原理是平衡，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)量成正比的電流在永久磁鋼中產(chǎn)生的。電磁力 F 的大小與磁鋼的磁通量、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，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。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。再利用回零 / 去皮功能，使顯示回零，此時(shí)天平才處于真正可使用狀態(tài)。
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)外，還與各廠家的天平性能有關(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)熱時(shí)間和天平的精度有密切的關(guān)系，一般情況下，天平精度越高，預(yù)熱時(shí)間越長(zhǎng)。在達(dá)到說明書規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間后，才可開始檢定。
1.3 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(shí)不必在意稱量結(jié)果和回零情況。
1.4 讀數(shù)時(shí)間。天平示值穩(wěn)定與否一般都有規(guī)定的符號(hào)在顯示屏上指示。當(dāng)示值穩(wěn)定時(shí)，穩(wěn)定指示燈（或符號(hào)）亮起，或不穩(wěn)定燈（或符號(hào)）消失。穩(wěn)定的范圍一般都是分檔可調(diào)，穩(wěn)定范圍的設(shè)置與顯示屏上的出現(xiàn)的穩(wěn)定示值時(shí)間成反比。天平從加載到穩(wěn)定實(shí)際上是一個(gè)振蕩平衡的過程。
2、校準(zhǔn)天平
這是正確使用電子天平必不可少的重要一步，任何電子天平不進(jìn)行校準(zhǔn)，就得不到準(zhǔn)確的稱量結(jié)果。
2.1 天平稱量的是物體的質(zhì)量，而不是重量。也就是說，使用任何一臺(tái)天平，不管這臺(tái)天平放置在地球上的任何地方，也不管這臺(tái)天平放置在什么高度，稱量同一物體，由于物體的質(zhì)量是不變的，因此稱量的結(jié)果應(yīng)該完全相同。然而地球存在地心引力，任何一個(gè)有質(zhì)量的物體其重量都會(huì)受到重力加速度的影響。例如一個(gè)物體在一樓時(shí)，稱得的質(zhì)量正好是 2000000g，而在四樓(10m高度)時(shí)就變成了19999937g。顯然，由于重力的影響，當(dāng)我們用電子天平稱量時(shí)就無法得到相同的稱量結(jié)果。這就需要應(yīng)用校準(zhǔn)技術(shù)。
為了得到準(zhǔn)確的物體質(zhì)量，光有電子天平還不行，還必須應(yīng)用校準(zhǔn)技術(shù)�，F(xiàn)在讓我們先看看校準(zhǔn)的過程，以外校為例，如 AB204N 天平，進(jìn)入校準(zhǔn)程序后，在天平的顯示屏上出現(xiàn)一個(gè)閃動(dòng)的 2000000，這個(gè)數(shù)字就是天平校準(zhǔn)所要求的砝碼值，此時(shí)，將 2000000g 砝碼放置到稱盤上，天平將經(jīng)歷失衡到再平衡的過程，當(dāng)顯示屏上變?yōu)殚W動(dòng)的 00000 時(shí)，將砝碼取下，就完成了整個(gè)校準(zhǔn)過程。當(dāng)然用于平衡2000000g 的是電磁力。隨著溫度的波動(dòng)磁通量還會(huì)有變化，顯然主要改變電磁力大小的是流經(jīng)線圈中的電流值，因此，在校準(zhǔn)過程中，天平實(shí)際是尋找一個(gè)與 2000000g 相對(duì)應(yīng)的平衡電流值�，F(xiàn)在讓我們?cè)倩氐缴厦娴睦�，在一樓時(shí)，我們對(duì)天平進(jìn)行了校準(zhǔn)，找到相對(duì)應(yīng)的平衡電流，記為 I1，稱量結(jié)果是 200.0000g。如果將天平搬到四樓(10m 高度)，不再重新校準(zhǔn)天平，顯而易見，由于 I1 產(chǎn)生的電磁力大小沒有改變，而由于重力加速度 g 值變小，重力變輕，天平就會(huì)失去平衡，稱量結(jié)果就成了 19999937g，結(jié)果出錯(cuò)。因此，當(dāng)天平搬到四樓后，要重新對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)，重新尋找相對(duì)應(yīng)的平衡電流值記為 I2。顯然 I2<I1，重新再稱量，結(jié)果又變成了 2000000g。這樣由于應(yīng)用了校準(zhǔn)技術(shù)，不管在一樓還是四樓，都得到了相同的稱量結(jié)果相同的質(zhì)量值。同理，由于應(yīng)用了校準(zhǔn)技術(shù)，不管在地球上的任何地方，稱量同一個(gè)物體，都能得到相同的稱量結(jié)果。
工作中，我們并不只是稱量校準(zhǔn)時(shí)的 2000000g，而是在秤量范圍內(nèi)的質(zhì)量，注意是在天平的最小秤量與最大秤量之內(nèi)，即在允許誤差范圍內(nèi)的準(zhǔn)確稱量。根據(jù)電子天平的平衡原理和應(yīng)用了校準(zhǔn)技術(shù)，在天平空載時(shí)得到一相對(duì)應(yīng)的空載平衡電流 I0，另外通過對(duì)要求的校準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)時(shí)也得到一相對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)平衡電流 Ical，只要天平的線性足夠好，天平就會(huì)自動(dòng)在 I0 與 Ical 所連接的線段內(nèi)找到與該物體相對(duì)應(yīng)的平衡電流 IB，然后通過天平的電子部分轉(zhuǎn)換成該物體的準(zhǔn)確質(zhì)量，通過天平顯示屏顯示出來，這就是應(yīng)用了校準(zhǔn)技術(shù)，準(zhǔn)確稱量一物體的全過程。
2.2 當(dāng)天平放置在同一個(gè)地方，稱量同一物體，由于沒有重力的影響，似乎就不需要在每次稱量前進(jìn)行校準(zhǔn)了。其實(shí)不然，由于環(huán)境溫度的變化及波動(dòng)直接影響傳感器自身的溫度變化，如前所述，這會(huì)導(dǎo)致磁通量和流經(jīng)線圈中的電流也隨之發(fā)生變化，電磁力發(fā)生變化。當(dāng)然最后又會(huì)使天平稱量結(jié)果不準(zhǔn)確。盡管電子天平都有溫度補(bǔ)償功能，但它只有在小的溫度波動(dòng)范圍內(nèi)有效，溫度超過一定的限度，它是無法補(bǔ)償?shù)�。最終還是要靠校準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，才保證準(zhǔn)確稱量。為了天平不因環(huán)境溫度變化和波動(dòng)而影響天平準(zhǔn)確稱量，梅特勒托利多公司最近推出了先進(jìn)的校準(zhǔn)技術(shù) FACT (即全自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù))。它能始終保證天平在允許誤差范圍內(nèi)準(zhǔn)確稱量。應(yīng)用這種校準(zhǔn)技術(shù)，天平隨時(shí)檢測(cè)自身的準(zhǔn)確度，一旦超過允許誤差范圍，天平會(huì)進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)用戶，使用電子天平都是下班斷電，上班通電，因此在保證天平預(yù)熱好的前提下，使用前對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)就顯得更加有必要。切不可不校準(zhǔn)天平就開始稱量，這是絕對(duì)得不到準(zhǔn)確稱量結(jié)果的。在條件許可的情況下，我們建議大家不要關(guān)斷天平電源，讓其長(zhǎng)期保持通電預(yù)熱狀態(tài)，天平將會(huì)穩(wěn)定、準(zhǔn)確地工作。
3、結(jié)論
目前電子天平種類繁多，檢定時(shí)宜因天平而異，注意操作，才能正確評(píng)價(jià)天平的計(jì)量性能。
