影響電子天平準確性的兩個因素
陝西省計量測試研究所劉隽
梅特勒－托利多儀器（上海）****傅冰
隨著科學技術的發展，電子天平已廣泛用於科學技術、工業生產、醫藥衛生、計量等領域，本文想討論影響稱量結果準確性兩個因素：電子天平的正確操作，以及樣品本身的自然物理變化影響。
首先，電子天平在稱量前要充分預熱。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。這個電磁力，是由流經線圈中與物體質量成正比的電流在永久磁鋼中產生。
顯然，電磁力的大小與磁鋼的磁通量φ、流經線圈中的電流i及線圈長度l成正比，即f＝φil。顯而易見，當天平處於預熱階段時，隨著天平內部溫度的公升高，磁通量φ會逐漸下降，同時，流經線圈中的電流i也會減小，這樣就導致了電磁力變小，天平失去平衡。天平的顯示會呈現正的單方向漂移，只有天平經過充分預熱，使磁鋼達到熱平衡，這一變化過程才結束，天平才真正達到平衡。
再利用天平的回零/去皮功能，使天平顯示回零，此時天平才處於真正可使用狀態。
為了減少電子器件，例如變壓器、橋式整流器、三端直流穩壓積體電路……等發熱器件的發熱影響，新生代的電子天平都將主要發熱器件變壓器移至到天平的外部，成為乙個獨立部分。對於實際分度值為1μg，0.1μg的微量，超微量天平如梅特勒－托利多公司的mt，umt；xm，umx天平，都是將稱量室與電子部分分開成兩個獨立的部分。
其目的都是為了減小電子部分發熱器件的熱雜訊對天平感測器的熱影響，有利於電子天平能更穩定，準確地稱量。
另外，電子天平通常都沒有類似家用電器的電源開關，只要給天平通電，即使天平顯示器上無顯示，天平也已處於預熱狀態。天平上的「on/off」鍵只是開關顯示器而已。因此經常稱量的天平不必撥掉電源，讓其始終保持通電預熱狀態，這樣可省去預熱時間。
梅特勒－托利多公司建議使用者：使用電子天平，尤其是高精度天平，在條件許可的情況下，長期不斷電，保持天平始終處於預熱狀態。
根據我們的經驗，對於進行計量檢定的電子天平，實際分度值d≥0.01mg的電子天平，預熱時間至少為5小時，當然，低精度的電子天平可以適當減少預熱時間。實際分度值d≤0.
001mg的微量和超微量電子天平，預熱時間則需24小時以上。使用中的天平，預熱時間可適當減少，當天平顯示器上的示值不再呈現單方向漂移時，回零/去皮後，即可稱量。
第二，運動天平。電子天平預熱好以後，不要立即進行稱量，要進行短暫地載入、缷載運動天平。這一點往往是眾多使用者所不知或忽視的一步。
其實，運動天平的目的很簡單，電子天平的感測器通常是由9片或11片簧片構成的彈性支承體，天平感測器就是利用這些簧片進行力的傳遞，使天平在平衡－失衡－再平衡的過程之中，完成稱量。然而，在天平處於長期通電預熱階段或較長時間停止稱量時，天平感測器是處於停止工作的休眠狀態，當然，這麼多的簧片也是處於休眠狀態，正由於上述原因，此時簧片的恢復效能不好，若這時進行稱量，勢必會引起天平載入後回零不好，示值穩定性不好，重複性差，天平無法穩定地稱量。這就好比乙個人經過了乙個晚上的睡眠，筋骨完全處於放鬆休息狀態，若一早起來，就讓他進行大運動量工作或運動，這個人肯定吃不消，也出不了好成績，為此在工作或運動前先必須進行熱身運動，做做早操，活動筋骨，然後再投入工作或運動，他才能取得好的工作效率和成績。
運動天平的方法是用相當天平最大稱量的砝碼或物體載入到稱盤上，然後再缷載，注意，在運動天平時並不在乎它的載入示值和是否回零，這樣反覆10次或10次以上，讓天平感測器的簧片從休眠狀態逐漸進入工作狀態，天平才能穩定地稱量。
根據我們的經驗，對於進行計量檢定天平，這是必不可少的一步，決不是可有可無，而是必須進行的，否則得不到好的計量結果。這已為大量事實所證明。
使用中的天平，實際分度值d≥0.1mg的天平，可以不作或減少載入和缷載次數。然後回零/去皮後，進行稱量。
實際分度值d≤0.01mg的半微量、微量和超微量天平，運動天平是必須進行的，否則得不到穩定的稱量結果，而且，當這類天平較長時間（＞30分鐘）停止稱量，在重新開始稱量前也都需要再進行一次短暫的載入和缷載運動天平。
第三，校準天平。這是正確使用電子天平必不可少的重要一步，任何電子天平不進行校準，它都是不准的，換句話說，就是得不到準確的稱量結果。許多使用者都以為校準天平是計量部門的事，一旦他們將天平校準，天平就準確了，以後使用就不必再校準了，其實這種想法是非常錯誤的。
計量部門對天平進行的只是計量效能檢定，它主要包括對天平的偏載誤差（即四角誤差），各個載荷點的準確性及重複性檢定。當然，他們在作計量檢定前也必須校準天平，否則同樣得不到正確的計量檢定資料。使用者在使用電子天平時，除了前面提到的兩個步驟外，還必須校準天平，而且在每次使用前，都必須校準天平，否則得不到準確的稱量結果。
校準天平的理由有兩：其一，眾所周知，天平稱量的是物體的質量，而不是重量，也就是說，使用任何一台天平，不管這台天平放置在地球上的任何地方，也不管這台天平放置在什麼高度，稱量同一物體，由於物體的質量是不變的，因此稱量的結果都應該完全相同。然而地球存在地心引力，任何乙個有質量的物體其重量都會受到重力加速度的影響，即f=m·g，且隨著物體離地球中心的距離遠近，作用於物體上的重力加速度g值也不相同，與離地球中心的距離成反比，簡而言之，距離越大，重力加速度g值越小，反之亦然。
由此可見，同乙個物體在不同的地方，不同的高度，它的重量是不相同的。例如乙個物體在一樓時，正好是200.0000g 而在四樓時（10m高度）它就變成了199.
99937g ，很顯然，由於重力的影響，我們無法得到乙個相同的稱量結果。我們如何解決只稱量物體的質量，且不受到重力的影響，這就需要用天平，需要應用校準技術。
我們知道，乙個雙盤的機械天平，當左盤的物體重量（重力）與右盤的砝碼重量（重力）相平衡時，即m1·g =m2·g ，由於同一地方的重力加速度g值相等，故可消去，變成m1=m2，即得到物體的質量就等於砝碼的質量。這就完成了稱量物體質量的目的。
電子天平與這種機械天平相同之處在於都是利用平衡的原理，所不同之處就是將用於平衡物體重量（重力）的砝碼重量（重力）用電磁力所取代。同理，只要物體的重力與電磁力相平衡，則用電子天平稱量的結果就是物體的質量。
為了得到準確的物體質量，光有電子天平還不行，還必須應用校準技術。現在讓我們先看看校準的過程，以外校為例，如梅特勒－托利多公司ab204－n天平，進入校準程式後，在天平的顯示屏上出現乙個閃動的「200.0000」，這個數字就是天平校準所要求的砝碼值，此時，將200.
0000g砝碼放置到稱盤上，天平將經歷失衡到再平衡的過程，當顯示屏上變為閃動的「0.0000」時，將砝碼取下，就完成了整個校準過程。當然用於平衡200.
0000g的是電磁力，我們已經知道電磁力f＝φil，天平預熱好以後，隨著溫度的波動磁通量φ值還會有變化，顯然主要改變電磁力大小的是流經線圈中的電流i值，因此，在校準過程中，天平實際是尋找乙個與200.0000g相對應的平衡電流i值。現在讓我們再回到上面的例子，在一樓時，我們對天平進行了校準，找到相對應的平衡電流i值，記為i1，稱量結果是200.
0000g ，如果將天平搬到四樓（10m高度），不再重新校準天平，顯而易見，由於i1產生的電磁力大小沒有改變，而由於重力加速度g值變小，物體變輕，天平就失去平衡，稱量結果就成了199.99937g，結果出錯。因此，當天平搬到四樓後，要重新對天平進行校準，重新尋找相對應的平衡電流i值，記為i2，顯然i2＜i1，重新再稱量，結果又變成了200.
0000g，這樣由於應用了校準技術，不管在一樓還是四樓，都得到了相同的稱量結果——相同的質量值。同理，由於應用了校準技術，不管在地球上的任何地方，稱量同乙個物體，都能得到相同的稱量結果。
工作中，我們並不只是稱量校準時的200.0000g，而是稱量任何乙個物體的質量，注意是在天平最大量程內，且都必須得到在允許誤差範圍內的準確稱量。根據電子天平的平衡原理和應用了校準技術，在天平空載時得到一相對應的空載平衡電流i0，另外通過對要求的校準砝碼校準時也得到一相對應的校準平衡電流ical，只要天平的線性足夠好，天平就會自動在i0與ical 所連線的線段內找到與該物體相對應的平衡電流ib，然後通過天平的電子部分轉換成該物體的準確質量，通過天平顯示屏顯示出來，這就是應用了校準技術，準確稱量一物體的全過程。
其二，按理說，天平放置在同乙個地方，稱量同一物體，由於沒有重力的影響，就不需要在每次稱量前進行校準了。其實不然，由於環境溫度的變化及溫度的波動直接影響天平感測器自身的溫度變化，如前所述，這會導致磁通量φ和流經線圈中的電流i也隨之發生變化，電磁力發生變化。當然最後又會使天平稱量結果不準確。
儘管電子天平都有溫度補償功能，但它只有在小的溫度波動範圍內有效，溫度超過一定的限度，它是無法補償的。最終還是要靠校準技術進行校準，才能保證準確稱量。
為了天平不因環境溫度變化和波動而影響天平準確稱量，梅特勒－托利多公司推出了先進的校準技術fact即全自動校準技術。它能始終保證天平在允許誤差範圍內準確稱量。應用這種校準技術，天平自身隨時檢測天平的準確度，一旦超過允許誤差範圍，天平會進行自動校準。
國內絕大多數使用者，使用電子天平都是下班斷電，上班通電，因此在保證天平預熱好的前提下，使用前對天平進行校準就顯得更加有必要。切不可不校準天平就開始稱量，這是絕對得不到準確稱量結果的。在條件許可的情況下，我們建議大家不要關斷天平電源，讓其長期保持通電預熱狀態，天平將會穩定、準確地工作。
第四，使用天平
只有完成上述三個步驟後，才能使用天平進行穩定、準確地稱量。
總而言之，正確使用天平分為四個步驟：
預熱天平——運動天平——校準天平——使用天平。
隨著科學技術的進步，經濟形勢的好轉，電子天平已廣泛應用於各種各類實驗室和工業生產，稱量的樣品各種各樣，越來越複雜。顯然，影響稱量結果穩定性和準確性的另乙個因素就是樣品本身的自然物理特性和變化的影響。最常見的影響因素是：
樣品和容器的溫度
樣品的吸濕性和揮發性（緩慢放出水分）
樣品和容器的靜電現象
磁性樣品和容器的磁化
第一、 樣品和容器的溫度
從圖上，我們可以清楚地看到，當樣品和容器的溫度與天平稱量室的溫度不相同，存在乙個溫度差，此差異導致了沿稱量容器外側流動的不同方向的氣流，此氣流產生乙個向上（上圖）或向下（下圖）的作用力，在這個動態空氣浮力的作用下就會產生錯誤的稱量結果。簡而言之，冷的物體顯得偏重，而熱的物體則顯得偏輕。其結果由於溫度的差異，天平的顯示值朝正方向緩慢變化（冷物體）或者朝負方向緩慢變化（熱物體）。
電子天平使用方法介紹
1 對電子天平安裝室的環境要求 1 房間應避免陽光直射，最好選擇陰面房間或採用遮光辦法。2 應遠離震源，如鐵路 公路 震動機等震動機械，無法避免時應採取防震措施。3 應遠離熱源和高強電磁場等環境。4 工作室內溫度應恆定，以20 c左右為佳。5 工作室內的相對濕度應在45 75 之間為最佳。6 工作室...
電子天平使用注意事項
1 電子天平室應保持清潔乾淨，電子天平須安設在堅固的臺架上，避免電子天平受震動，並將電子天平的水平泡居中。2 稱量前天平一般都應進行必要的校準，檢查電子天平是否處於正常狀態，不符合要求時應進行調節和校正。fa2004電子天平的校準 校準前，天平應預熱30分鐘以上，按下 校準 按鈕，顯示屏會閃爍顯示 ...
Sartorius系列電子天平使用說明
bsa系列電子天平使用說明 使用步驟 1.通過調節天平前端的地腳螺絲，調節天平平衡，使水平儀內的氣泡正好位於圓環的 2.檢查防風罩是否已關閉好，若關閉好，則可接通天平電源後進行開機操作，天平自動去皮。注意 若天平在操作之前需要預熱30分鐘。3.將稱量瓶放在天平上，聽見蜂鳴聲及顯示示數穩定後，去皮 t...