天平的安裝環(huán)境

JJG1036-2008《電子天平檢定規(guī)程》規(guī)定，天平須安裝在潔凈、無(wú)塵、無(wú)強(qiáng)氣流、無(wú)震動(dòng)及無(wú)強(qiáng)電磁場(chǎng)的環(huán)境中，天平室內(nèi)溫度恒定。

高精度電子天平，安裝環(huán)境必須嚴(yán)格按要求來(lái)選擇和布置。實(shí)驗(yàn)室需選擇在距離公路、鐵路等震源50米以外的地方，區(qū)間內(nèi)沒(méi)有強(qiáng)電磁場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)室只擁有一處出入口，不能共用或作為通道。天平不能靠近窗戶，因?yàn)樘?yáng)照射產(chǎn)生的熱空氣對(duì)流會(huì)有很強(qiáng)的氣渦流，對(duì)天平的計(jì)量性能將產(chǎn)生很大的影響。天平最佳的安放位置應(yīng)設(shè)在房屋墻角，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、震動(dòng)最小。購(gòu)置的專業(yè)防震臺(tái)，或搭建的操作臺(tái)應(yīng)使墻面和實(shí)驗(yàn)臺(tái)留有10cm的距離，減少環(huán)境的震動(dòng)對(duì)天平造成的影響。采用移動(dòng)門，實(shí)驗(yàn)室為恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室，使用的空調(diào)和恒濕器，出風(fēng)口不能直接對(duì)著天平，避免空氣流動(dòng)影響。選擇人工光線照明，使用熒光燈，燈具不能離天平太近，防止熱輻射對(duì)天平的干擾。

供電電源應(yīng)符合廠商標(biāo)注的電壓和頻率，當(dāng)供電電源在電壓范圍220V±10%，頻率范圍50Hz±2%出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，天平應(yīng)能保持固有的計(jì)量性能。

天平的預(yù)熱

新一代的高精度電子天平為減小熱噪聲對(duì)傳感器的影響，更利于穩(wěn)定與準(zhǔn)確地稱量，將主要發(fā)熱器件、變壓器移到天平的外部，成為一個(gè)獨(dú)立部分，有利于天平的熱平衡。這類天平通常都沒(méi)有類似普通電器的電源開(kāi)關(guān)，天平通上電，顯示器上即使沒(méi)有顯示，天平也已處于預(yù)熱狀態(tài)，天平上的開(kāi)關(guān)鍵只是開(kāi)關(guān)的顯示器。經(jīng)常稱量的天平不必拔掉電源，尤其是微量和超微量天平，在條件許可的情況下，可以長(zhǎng)期不斷電保持天平始終處于預(yù)熱狀態(tài)。

天平的水平

天平的水平調(diào)節(jié)，也是保證稱量結(jié)果的重要步驟。新一代高精度電子天平都具有自動(dòng)水平監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，天平傾斜時(shí)，顯示提示，并自動(dòng)調(diào)節(jié)水平，不需要觀察物理水泡，能可靠預(yù)防因震動(dòng)、觸碰、挪動(dòng)等原因造成的天平傾斜影響。

天平的水平

天平預(yù)熱之后不適宜馬上投入使用，要進(jìn)行一定的加載、卸載來(lái)運(yùn)動(dòng)天平。電磁力平衡式傳感器中的彈性支承體由一定的簧片組成，通過(guò)簧片，傳感器進(jìn)行力值傳遞。天平在平衡、失衡、再平衡之間，電磁力平衡地調(diào)整后，最終顯示出質(zhì)量值。天平預(yù)熱中，傳感器的彈性支承體實(shí)際還是一直處于休眠狀態(tài)，如果在這時(shí)使用天平，將會(huì)影響天平加載和回零的效果，導(dǎo)致稱量值的不穩(wěn)定。實(shí)踐中，實(shí)際分度值大于0.1mg，可以省略運(yùn)動(dòng)天平或減少加、卸載次數(shù)，置零后可直接進(jìn)行稱量。但對(duì)于實(shí)際分度值小于0.1 mg的高精度電子天平，則必須進(jìn)行這一操作，否則得不到穩(wěn)定稱量結(jié)果。這類天平在停止工作超過(guò)30min后，重新稱量時(shí)，也需要進(jìn)行少量的加、卸載天平來(lái)運(yùn)動(dòng)天平。

天平的校準(zhǔn)

天平的校準(zhǔn)，是正確使用電子天平的重要一步。高精度電子天平采用電磁力平衡傳感器，采用電磁力與重力相平衡原理來(lái)測(cè)量物體質(zhì)量，測(cè)量結(jié)果與重力加速度相關(guān)，重力加速度的大小與天平所處的海拔高度相關(guān)。天平位置的變化引起海拔高度變化，是天平校準(zhǔn)原因。天平的校準(zhǔn)是通過(guò)空載和加載對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，記錄下天平各點(diǎn)的平衡電流值。稱量樣品時(shí)，運(yùn)用空載和標(biāo)準(zhǔn)砝碼各點(diǎn)平衡電流值，通過(guò)校準(zhǔn)技術(shù)，運(yùn)算出稱量物的質(zhì)量。在不同的環(huán)境和條件下，天平表征平衡電流值是不相同的。理論上，工作中天平環(huán)境或者自身都是變化的。為保證平衡電流值能隨外部環(huán)境和自身的變化而改變，天平必須嚴(yán)格實(shí)行日常校準(zhǔn)。高精度電子天平擁有高靈敏度的特性，實(shí)際分度值極其微小，有0.01mg的，甚至更小，對(duì)環(huán)境或者自身的變化極為敏感，所以高精度電子天平的日常校準(zhǔn)更為重要。校準(zhǔn)的頻率，可根據(jù)環(huán)境變化和實(shí)際工作來(lái)判定，比如工作實(shí)驗(yàn)中需要長(zhǎng)時(shí)間的大量重復(fù)稱量時(shí)，期間需要再次校準(zhǔn)天平。

新一代高精度電子天平都設(shè)計(jì)了自校功能，并且天平可以感知外部溫濕度發(fā)生變化，或長(zhǎng)時(shí)間使用后自動(dòng)進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保每一次稱量的準(zhǔn)確性。做好校準(zhǔn)工作，才能保證電子天平的正常工作。

天平的稱量

樣品在天平內(nèi)稱量時(shí)，容易受到環(huán)境的影響，震動(dòng)、氣流、溫度、濕度、靜電、磁性及樣品的自身變化，這些因素都會(huì)使稱量結(jié)果發(fā)生偏差。稱量中應(yīng)盡量縮短樣品的稱量時(shí)間，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇同一臺(tái)天平，這樣可減少天平引入的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。這是高精度電子天平稱量使用的一個(gè)總的原則。

1.樣品和容器的溫度 

稱量時(shí)，必須保持樣品和容器與稱量室具有相同的溫度；溫度不相同時(shí)，稱量室內(nèi)會(huì)產(chǎn)生上下擾動(dòng)氣流；高精度電子天平使用時(shí)，極易引起示值的漂移，或者錯(cuò)誤的稱量結(jié)果。實(shí)驗(yàn)員不能直接用手觸摸容器，應(yīng)使用較長(zhǎng)的鑷子或樣品勺夾取容器，工具應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間在稱量室內(nèi)活動(dòng)，引起稱量室溫度的變化。因此，每次稱量時(shí)，所有樣品和工具都需要在恒溫恒濕的實(shí)驗(yàn)室，放置（4~5）h。實(shí)驗(yàn)證明，樣品的溫度比稱量室低時(shí)，稱量的值比實(shí)際值大，反之稱量的值比實(shí)際值小。

2.樣品的吸濕性或揮發(fā)性

稱量有吸濕性的樣品和揮發(fā)性的樣品時(shí), 應(yīng)該減少稱量時(shí)間，否則天平顯示值會(huì)逐漸變大或者變小。為稱量好這類樣品，要選擇合適的容器，如選擇有蓋子的容器，以減少樣品的吸濕或揮發(fā)。

3.樣品和容器的靜電現(xiàn)象

使用萬(wàn)分之一及以上高精確度天平稱量粉末狀樣品時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)天平顯示值比較難穩(wěn)定，顯示值會(huì)有規(guī)律地增加或者減少，這就是靜電引起的。靜電是由粉末或顆粒狀樣品與絕緣容器摩擦而產(chǎn)生的，沒(méi)有好的泄放路徑，這些靜電就不能消除或者至少需要幾小時(shí)才能緩慢地消除。稱量中，這些靜電會(huì)對(duì)天平產(chǎn)生一個(gè)除樣品重量以外的作用力，這個(gè)作用力不穩(wěn)定地存在，導(dǎo)致測(cè)量值重復(fù)性差。消除或減小靜電的方法，需要保證電源插座的接地端與大地有良好接地，也可以購(gòu)買外置的離子風(fēng)機(jī)或去靜電筆。

4.樣品的磁性

各種高精度電子天平稱量帶磁性的物體時(shí)都比較復(fù)雜，這些稱量的物體一靠近秤盤，天平殼體就產(chǎn)生磁力，難以精確稱量。如在稱量鐵精粉中，鐵精粉就極易與稱量盤相互吸引，天平誤認(rèn)為是加載，影響了電磁力平衡，對(duì)稱量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。解決這個(gè)問(wèn)題最直接的方法就是加大樣品與稱量盤之間的距離，降低磁力對(duì)樣品的影響?？蓪悠贩胖迷诜谴判愿叩牟ＡЯ勘蚍谴帕Φ闹Ъ苌?，加大與稱量盤的距離。條件允許下，可以對(duì)樣品進(jìn)行去磁，還可以將樣品放在導(dǎo)磁良好的合金容器內(nèi)，讓其磁力線沿合金容器內(nèi)壁形成自封閉，減少磁力的影響。

5.空氣浮力干擾

根據(jù)阿基米德定理，樣品的比重越低，體積越大，稱量結(jié)果的誤差就會(huì)越大。消除方法為試樣稱量完畢后，減去空氣的重量。排除空氣的重量＝被稱試樣的體積×空氣的重量（20℃，約1.2mg/m3）。進(jìn)行精確稱量時(shí)，須精確測(cè)定空氣的密度，空氣的密度與大氣壓力、環(huán)境溫度和濕度相關(guān)。