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关于电子天平误差及其称量准确度的探讨

0.引言


目前,随着科学技术的发展,在社会各行各业中,传统的机械式天平称量方式已经无法满足人们对于称量的需求,为了满足人们对称量器具的要求,电子天平开始得到了广泛的应用,相比于传统机械式天平,电子天平利用的不是杠杆原理,而是采用了目前先进的电子控制技术对物体进行精密的称量,并且更大的优势体现在,电子天平减少了人们对称量数值的读取环节,在使用电子天平承重时,可以通过其电子屏幕上显示的数值直接确定物体的质量。在应用过程中,电子天平更是凸显出了准确度高、称量速度快以及操作容易的优点,但是,在其称量过程中,对其最后称量数值造成影响的因素却是多种多样的,因此在使用电子天平进行称量时,必须关注对其称量结果造成误差因素的影响,保证电子天平称量数值的准确度,使其可以更好地进行称量工作。


1.电子天平概述



电子天平是属于非自动衡器的一种,对物体质量进行称量过程中,电子天平利用的是电磁力平衡原理。具体称量过程是,当物体放置在电子天平秤盘上方时,电子天平可以把物体给秤盘施加的压力传递给压力传感器,压力传感器的功能就是在受到压力之后会发生形变,并且其电阻会随着形变大小而变化,当物体压力通过秤盘传递给压力传感器之后,压力传感器会迅速发生形变,其电阻在变化的同时导致通过其电压数值的增大,电压数值的增量会被传递到电子天平处理器中,这个处理器主要的功能就是进行计算,通过制作时编程好的公式,把收集到的电压增量信息迅速进行计算,把其转化为具体的质量大小,并显示在电子屏幕上。电子天平的承重充分利用了信息转化原理,把处理器无法进行处理的物体压力信息转化为可以进行处理的电压信息,使得物体在承重过程中利用目前先进的电子信息技术,并且承重过程更加迅速、称量数值更加准确。


2.电子天平误差分类


电子天平器具属于精密电子仪器,具有精密电子仪器的通病,在测量过程中,其测量数值很容易受到外界微小因素变化的影响,导致最终的测量结果产生误差,在电子天平进行称量时产生的误差可以大致分为系统误差,随机误差以及粗大误差三个大方面: 系统误差产生的原因是由于一些固定不变的规律带来的称量误差,如仪器在称量过程中对于精度规格的选择进行称量时的温度、湿度、电压以及周围是否存在磁场都会造成系统误差。随机误差是无法进行避免的,只要进行测量工作必然会产生随机误差,造成随机误差的原因是多种多样的,由于随机误差对测量结果的影响较小,因此在称量过程中一般可以忽略随机误差造成的影响。粗大误差的产生经常是由于人为的疏忽或者环境的突然变化造成,其只要经过精确的控制,就可以减少粗大误差对测量结果的影响程度。



3.影响电子天平称量结果的主要因素



3. 1  存放时间



电子天平自身属于精密电子仪器,一旦存放时间较长,就会造成其内部电子系统的偏差,然后对称量结果造成影响,因此在使用电子天平进行称量工作之前,一定要把电子天平与外界环境同时放置一段时间,使得电子天平的内部构件可以适应其工作环境,减少系统误差,保证其称量结果的准确度。



3. 2重力加速度的影响



电子天平的工作原理就是利用传感器构件把物体自身重力施加给天平的力转化为电流信号进行计算然后得出测量结果,因此电子天平的称量结果与重力加速度有着密切的关联,通过相关知识可以看出,地球的重力加速度在不同区域是不同的,因此在进行称量工作时采用的重力加速度数值不可以是规定的重力加速度,电子天平必须要根据测量地的不同实施重力加速度补偿措施。



3. 3预热时间



电子天平使用的电磁力平衡传感器,其工作性能与设备的磁通量有着一定的关系,同时电子天平的磁通量与天平内部的温度是有关联的,假若在使用电子天平之前没有对其进行提前预热,就会导致在测量过程中,随着天平内部温度的增高,电子天平的磁通量发生改变,进一步导致流经线圈中的电流减小,最终导致称重测量的结果发生改变,因此想要保证电子天平的测量准确度就必须要在使用前对电子天平进行充分预热,使得天平内部的磁钢达到热平衡状态,才可以进行下一步的称重测量。


3. 4是否进行提前预压


电子天平进入关机状态之后,其内部结构会进入暂时休眠状态,在对电子天平进行再次利用时,电子天平无法迅速进入工作状态,在这种状态下进行称重工作将会导致称重结果产生偏差,为了使得电子天平尽快进入工作状态,必须对其进行提前预压工作,并对其进行调试工作,使得电子天平得到最佳工作状态,提高其称量精度。



3. 5内置校准砝码出现偏差



在电子天平使用过程中为了测定得到精确的重力加速度 g 值,目前所采用的方法是利用电子天平中的内置校准砝码测量出使用地的 g 值,并对电子天平进行补偿,但是随着电子天平使用时间的增长,其内置校准砝码的重量会发生一定的变化,最终导致测定到的 g 值产生偏差,对电子天平的称重测量造成很大的影响。


4.减少电子天平误差的方法


4. 1  使用环境的要求


想要保证电子天平最准确的测量结果,就要注意到在称量过程中产生误差的各方各面因素,电子天平的使用环境,在进行称量工作时是较容易忽略的产生误差的因素,但是其对测量结果却有着明显的影响,因此在测量工作中必须加强对测量环境的关注度,为测量工作尽可能营造出一个适合的环境。在对电子天平的测量环境进行营造过程中,首先要保证电子天平的称重台尽可能不出现振荡,保证称重台的水平避免其产生倾斜,减少测量周围的电磁影响,为了满足保证称重台的稳定性,在称量之前可以把称重台规定在地面或者墙面,使其稳定性得到保障,假若经常性的需要电子天平进行称量工作,则可以为其设立专门的工作台,保证每次测量环境的相似度。其次,电子天平的安放地点要进行严格的选择,要避免阳光直射防止阳光的照射导致仪器升温,此外还要考虑测量过程中暖气以及空调对测量结果造成的影响,在地点选择时尽可能把电子天平安放在不会随意发生振荡的地点。最后,在对腐蚀性物体进行测量时,要考虑腐蚀性物体对电子天平托盘进行腐蚀的影响,电子天平一旦受到腐蚀性物质的腐蚀,将会直接导致其下次称量工作准确性的减小,因此在对腐蚀性物体进行称重时一定要做好防护措施,避免腐蚀性物体对电子天平进行腐蚀。



4. 2电子天平人员操作注意事项



电子天平由于其精密性的要求,要使用其进行称重工作时,必须严格按照操作规范对其进行操作,在对电子天平进行选择过程中,操作人员首先要考虑电子天平的型号是否满足称重重量的要求,在使用过程中,工作人员要对称重质量进行控制,保证电子天平在使用过程中不会因为称重物体质量过高而导致其结构的损坏,并且在电子天平选择过程中,电子天平精度的选择适合即可,避免一味地使用高精度电子天平而造成资源的浪费。其次在电子天平使用期间还要对其进行定期的清洁工作,工作人员在清洁过程中要严格按照仪器清洁说明进行,避免错误的清洁方法对电子天平的准确度造成影响,最后在使用电子天平之前必须要进行预热以及预压工作,利用这两项工作减少误差,提高电子天平的精确度。


4. 3维护保养要求


为了保证电子天平的准确度,必须要在电子天平的使用期间建立起完善的维护保养体系。首先,每次电子天平在使用过后,要把电子天平交给专业人员对其进行保管和维护,并且还要保障电子天平存放环境的适宜度。其次,要在每次称重测量技术之后,对其进行清洁,避免称重物体在电子天平表面形成残留,影响其下次的正常使用。最后,还要对电子天平的准确度进行定期检测以及校准,一旦发现其准确度存在问题一定要及时进行修理,保证问题排除之后再行使用。


5.结语


在目前的称重仪器中,电子天平由于具备操作简单、稳定快速以及准确度高的特点,得到了越来越广泛的利用,但是有些称重项目却需要电子天平具备更加严格的准确度并且还要降低其称重误差,这就要了解电子天平产生误差的原因,并采取严格的控制手段减少称重过程中的误差,提高电子天平的准确度,使其工作性能得到进一步提高,为称重工作提供更好的服务。