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电子天平的检定和检定结果的影响因素

作者:网络 时间:2019-08-3189 次浏览

信息摘要:

  电子天平是实验室常用设备之一,为了使电子天平在实际应用中的质量得到有效控制,需要我们定期进行检定,那么电子天平检定规程又是怎样的?电子天平检定结果的影响因素及消减方法又是什么?这些都是身为实验人员应该了解和掌握的。

  电子天平利用电磁力平衡重力原理制成的天平称之为电子天平。随着实验室应用的越来越普遍,其测量的准确性、可靠性也就愈为重要,对电子天平计量检定的描述比较笼统,可操作性欠佳,使得实验人员对电子天平计量检定工作在对规程的理解上并不十分透彻。尤其在评判一个电子天平的“合格与否”所掌握的尺度上不尽相同,使得仪器测量的准确性、参数的可靠性不能得到保证。为使电子天平在实际应用中的质量得到有效控制。那么电子天平检定规程又是怎样的?

  进行分级和判定其各项允差

  目前生产电子天平的厂家在产品说明中未能详细的标识其性能指标,或者是标识不规范、不统一,有的给出级别,有的不给出级别。比如有的电子天平明确了实际标尺分度值d,而未标明它的检定分度值e,这对于使用者来说会误以为d=e,认为电子天平能分辨出最小的值就是它本身能够称量的准确数值。而对于计量检定人员来讲,确定电子天平的检定标尺分度值e非常关键,因为e是用来评定其准确度级别以及最大允许误差的依据:

  在计量检定中若各项参数指标的最大示值误差均不大于1d,我们确定e=d;

  如果各项参数指标最大示值误差均小于10d,我们确定e=10d。

  有时还需根据具体情况而定,比如当d:0.2mg时,e=5d;d:0.5mg时,e=2d。

  总之,在对检定标尺分度值的划分上应按照以下形式:1×10k或2×10k或5×10kk为正整数、负整数或零)。

  我们把除了e=d以外的情况都归为≠d,其中以e=10d最为常见。以下是根据检定分度值e来对电子天平进行等级划分及其最大允许误差的归纳总结。

  计量性能检定的主要内容

  在日常的周期检定和常规的产品质量检查中,一般需要检定以下几项内容:天平灵敏度、鉴别力的检定;天平各载荷点的最大允许误差(称量线性误差)的检定;天平重复性的检定;天平的偏载或四角误差的检定;天平配衡功能的检定。

  1.电子天平灵敏度、鉴别力的检定

  电子天平的灵敏度一般指分度灵敏度,其在数值上应正好等于该天平相应载荷的检定分度值。对具有数字指示和自动或半自动校准装置的电子天平,可以免检该天平的灵敏度。当电子天平检定分度值e≥1mg时,可以测定其鉴别力,方法如下:在空载或加载时处于平衡状态的电子天平上,把相当于数字标尺分度值1.4倍的一个外加载荷(1.4d),轻缓地加放在天平称盘上时(或从其上取下),原来的天平示值必须有所变化。

  2.各载荷点的最大允许误差的检定

  首先开机预热,然后按照说明书的操作程序对电子天平进行校准(这一步很关键),校准完毕,显示零位。从零载荷开始,逐渐单调往上加载,直至加到天平的最大称量值时,然后再逐渐单调卸载,直至零载荷为止。在检定过程中,由检定操作人员视天平具体情况选取载荷点(这在检定规程中未明确给出),但以下几个载荷点应必须进行检定:

  (1)空载。

  (2)全载。

  (3)最小称量Min。

  I级天平:100e;Ⅱ级天平:50e;Ⅲ级天平:20e;Ⅳ级天平:20e

  (4)影响天平误差值的“拐点”所对应的那些载荷,

  比如I级天平:50000e、200000e;Ⅱ级天平:5000e、20000e;Ⅲ级天平:500e、2000e等。

  3.电子天平重复性检定

  电子天平重复性检定应在空载和加载状态下进行,加载的载荷有两种:一种是全载,一种是半载。要求检定中分别对加载和空载的平衡位置进行读数并记录,同时注意每加一次载荷均应返零一次。要求对同一载荷多次衡量结果之间的差值,不得超过天平在该载荷时的最大允许误差的绝对值。

  4.电子天平偏载检定

  对于标准天平,试验载荷等于天平的最大称量,其四角误差等于最大示值减最小示值。对于工作用天平,试验载荷等于天平最大载荷的三分之一,其四角误差等于各点的示值与中心点的示值之差中的最大者。

  5.电子天平配衡功能的检查

  对于新购置的电子天平应检查其配衡功能,一般选取两个载荷点,即:(13)Max,(22)Max。在相同载荷下所得两结果之间的差值,不得超过该载荷时的最大允许误差的绝对值。

  检定结果的影响因素及消除

  1.环境条件的影响及消减

  (1)温度的影响及消减方法

  检定间温度过高或过低及检定期间温差大,会导致电子天平示值产生较大的漂移。因此,检定间应配备空调,检定前严格按照JJG1036-2008《电子天平检定规程》的要求将室内温度控制在(-10~+40)℃之间(天平说明书中无严格要求时)。开始检定时切记关闭门窗,室内检定人员不要超过两人,且室内要配备经周检合格的温度计时刻监控温度变化,确保检定期间温差变化满足天平检定条件要求:特种准确度级得不大于1℃,对于高准确度级、中准确度级、普通准确度级的不大于5℃。

  (2)湿度的影响及消减方法

  检定间湿度过高容易造成天平某些零件锈蚀,湿度过低会在称量时产生静电从而导致检定示值产生漂移。因此,检定中应严格按照JJG1036-2008的要求将湿度控制在:特种准确度级的相对湿度不大于80%,对于高准确度级、中准确度级、普通准确度级的相对湿度不大于85%。为达到上述要求,可在室内配备加湿器、放一盆水、湿毛巾等,同时配备经周检合格的湿度计加以监控即可。

  (3)气流、电磁干扰等的影响及消减方法

  检定间的气流、电磁干扰源及振动源等会造成天平称量示值不稳定,干扰正常读数,造成检定误差。为此检定时要确保室内无气流,关闭空调、排风扇等,远离电磁干扰源及振动源,严禁在检定平台上记录检定数据等。

  2.水平状态的影响及消减方法

  检定中必须保证电子天平处于水平状态,否则电磁力会为纠正失衡状态发生值的改变,从而引起测量误差。为此JJG1036-2008规定电子天平检定时要将天平放置在一平整、稳固的平台上,并且调整到水平位置。大多数天平左上角有一个水平圈,其内有水平泡,当水平泡没有处于水平圈中间时,通过旋转调平底座使水平泡回到中间,即可使天平处于水平位置。对于因条件限制无法调至水平状态的,可选用质地硬的塑料薄片或铁片垫入天平偏低的底座下。

  3.预热时间的影响及消减方法

  天平在预热阶段,其内部元件温度不断升高,磁通量会逐渐下降,电流也会减小,这就导致电磁力变小从而引起测量示值呈漂移状态。不同型号的天平预热时间往往不同,具体要求一般在天平说明书中有详细规定,这就要求检定人员应严格按照说明书中规定的时间进行预热,对于准确度等级高的电子天平必要时可延长预热时间,这里需要强调的是预热时间只能延长不能缩短。而实际检定中许多检定员为节省时间,根本不对天平进行预热,采用的都是即开即检,这也是导致检定数据不准的主要原因。

  4.自校程序的影响及消减方法

  JJG1036-2008规定检定前需对天平进行校准,检定人员往往在天平开启后看到指示装置示值为零,就习惯上认为天平称量数据的准确度符合测试标准,于是自作主张将天平自校程序省略。这里要强调的是天平开机后显示零点只能说明天平零位稳定性合格,不能说明天平称量的数据准确度符合测试技术标准。应严格按照JJG1036-2008的要求进行自校,自校方法分为内校和外校。操作者可根据天平性能特点自行选择自校方法。

  5.标准砝码选择的影响及消减方法

  检定过程中,若误选了一组准确度等级不高或稳定性差的砝码作为标准砝码来检定电子天平,那么测得数据的可靠性不能得到保证,也就不能对天平计量性能指标作出全面正确的评价。因此务必把好标准砝码的选择关,要严格按照JJG1036-2008和JJG99-2006《砝码检定规程》的要求:

  选择的标准砝码的扩展不确定度(k=2)要小于或等于被检天平在该载荷下最大允许误差的绝对值的1/3;砝码的重复性和稳定性要达标,即在规定的准确度范围内,任何一个质量标称值为m0的单个砝码,其相邻两个周期的检定结果之差不得超过该砝码最大允许误差的1/3。

  电子天平的检定常常会被我们忽略,

  但是要想保证实验的准确性,

  其中的每一个环节都不容忽视。

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