關(guān)于電子天平的誤差及保證其稱量準(zhǔn)確度的探討
電子天平是目前較先進(jìn)的稱量方法，其主要依據(jù)電磁力平衡原理對物體的重量進(jìn)行稱量，相比舊式稱量器具，電子天平承重的數(shù)值更加準(zhǔn)確、可靠，并且承重?cái)?shù)據(jù)可以通過數(shù)值直接體現(xiàn)出來，減少了數(shù)值讀取的時(shí)間，但是在電子天平使用過程中也存在著不可避免的誤差，為了保證電子天平的準(zhǔn)確度，對電子天平產(chǎn)生誤差的因素進(jìn)行了探討，并提出了減少誤差的方法。
0.引言
目前，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在社會各行各業(yè)中，傳統(tǒng)的機(jī)械式天平稱量方式已經(jīng)無法滿足人們對于稱量的需求，為了滿足人們對稱量器具的要求，電子天平開始得到了廣泛的應(yīng)用，相比于傳統(tǒng)機(jī)械式天平，電子天平利用的不是杠桿原理，而是采用了目前先進(jìn)的電子控制技術(shù)對物體進(jìn)行精密的稱量，并且更大的優(yōu)勢體現(xiàn)在，電子天平減少了人們對稱量數(shù)值的讀取環(huán)節(jié)，在使用電子天平承重時(shí)，可以通過其電子屏幕上顯示的數(shù)值直接確定物體的質(zhì)量。在應(yīng)用過程中，電子天平更是凸顯出了準(zhǔn)確度高、稱量速度快以及操作容易的優(yōu)點(diǎn)，但是，在其稱量過程中，對其最后稱量數(shù)值造成影響的因素卻是多種多樣的，因此在使用電子天平進(jìn)行稱量時(shí)，必須關(guān)注對其稱量結(jié)果造成誤差因素的影響，保證電子天平稱量數(shù)值的準(zhǔn)確度，使其可以更好地進(jìn)行稱量工作。
1.電子天平概述
電子天平是屬于非自動(dòng)衡器的一種，對物體質(zhì)量進(jìn)行稱量過程中，電子天平利用的是電磁力平衡原理。具體稱量過程是，當(dāng)物體放置在電子天平秤盤上方時(shí)，電子天平可以把物體給秤盤施加的壓力傳遞給壓力傳感器，壓力傳感器的功能就是在受到壓力之后會發(fā)生形變，并且其電阻會隨著形變大小而變化，當(dāng)物體壓力通過秤盤傳遞給壓力傳感器之后，壓力傳感器會迅速發(fā)生形變，其電阻在變化的同時(shí)導(dǎo)致通過其電壓數(shù)值的增大，電壓數(shù)值的增量會被傳遞到電子天平處理器中，這個(gè)處理器主要的功能就是進(jìn)行計(jì)算，通過制作時(shí)編程好的公式，把收集到的電壓增量信息迅速進(jìn)行計(jì)算，把其轉(zhuǎn)化為具體的質(zhì)量大小，并顯示在電子屏幕上。電子天平的承重充分利用了信息轉(zhuǎn)化原理，把處理器無法進(jìn)行處理的物體壓力信息轉(zhuǎn)化為可以進(jìn)行處理的電壓信息，使得物體在承重過程中利用目前先進(jìn)的電子信息技術(shù)，并且承重過程更加迅速、稱量數(shù)值更加準(zhǔn)確。
2.電子天平誤差分類
電子天平器具屬于精密電子儀器，具有精密電子儀器的通病，在測量過程中，其測量數(shù)值很容易受到外界微小因素變化的影響，導(dǎo)致最終的測量結(jié)果產(chǎn)生誤差，在電子天平進(jìn)行稱量時(shí)產(chǎn)生的誤差可以大致分為系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差以及粗大誤差三個(gè)大方面: 系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因是由于一些固定不變的規(guī)律帶來的稱量誤差，如儀器在稱量過程中對于精度規(guī)格的選擇進(jìn)行稱量時(shí)的溫度、濕度、電壓以及周圍是否存在磁場都會造成系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差是無法進(jìn)行避免的，只要進(jìn)行測量工作必然會產(chǎn)生隨機(jī)誤差，造成隨機(jī)誤差的原因是多種多樣的，由于隨機(jī)誤差對測量結(jié)果的影響較小，因此在稱量過程中一般可以忽略隨機(jī)誤差造成的影響。粗大誤差的產(chǎn)生經(jīng)常是由于人為的疏忽或者環(huán)境的突然變化造成，其只要經(jīng)過精確的控制，就可以減少粗大誤差對測量結(jié)果的影響程度。
3.影響電子天平稱量結(jié)果的主要因素
3． 1 存放時(shí)間
電子天平自身屬于精密電子儀器，一旦存放時(shí)間較長，就會造成其內(nèi)部電子系統(tǒng)的偏差，然后對稱量結(jié)果造成影響，因此在使用電子天平進(jìn)行稱量工作之前，一定要把電子天平與外界環(huán)境同時(shí)放置一段時(shí)間，使得電子天平的內(nèi)部構(gòu)件可以適應(yīng)其工作環(huán)境，減少系統(tǒng)誤差，保證其稱量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
3． 2重力加速度的影響
電子天平的工作原理就是利用傳感器構(gòu)件把物體自身重力施加給天平的力轉(zhuǎn)化為電流信號進(jìn)行計(jì)算然后得出測量結(jié)果，因此電子天平的稱量結(jié)果與重力加速度有著密切的關(guān)聯(lián)，通過相關(guān)知識可以看出，地球的重力加速度在不同區(qū)域是不同的，因此在進(jìn)行稱量工作時(shí)采用的重力加速度數(shù)值不可以是規(guī)定的重力加速度，電子天平必須要根據(jù)測量地的不同實(shí)施重力加速度補(bǔ)償措施。
3． 3預(yù)熱時(shí)間
電子天平使用的電磁力平衡傳感器，其工作性能與設(shè)備的磁通量有著一定的關(guān)系，同時(shí)電子天平的磁通量與天平內(nèi)部的溫度是有關(guān)聯(lián)的，假若在使用電子天平之前沒有對其進(jìn)行提前預(yù)熱，就會導(dǎo)致在測量過程中，隨著天平內(nèi)部溫度的增高，電子天平的磁通量發(fā)生改變，進(jìn)一步導(dǎo)致流經(jīng)線圈中的電流減小，最終導(dǎo)致稱重測量的結(jié)果發(fā)生改變，因此想要保證電子天平的測量準(zhǔn)確度就必須要在使用前對電子天平進(jìn)行充分預(yù)熱，使得天平內(nèi)部的磁鋼達(dá)到熱平衡狀態(tài)，才可以進(jìn)行下一步的稱重測量。
3． 4是否進(jìn)行提前預(yù)壓
電子天平進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)之后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)會進(jìn)入暫時(shí)休眠狀態(tài)，在對電子天平進(jìn)行再次利用時(shí)，電子天平無法迅速進(jìn)入工作狀態(tài)，在這種狀態(tài)下進(jìn)行稱重工作將會導(dǎo)致稱重結(jié)果產(chǎn)生偏差，為了使得電子天平盡快進(jìn)入工作狀態(tài)，必須對其進(jìn)行提前預(yù)壓工作，并對其進(jìn)行調(diào)試工作，使得電子天平得到最佳工作狀態(tài)，提高其稱量精度。
3． 5內(nèi)置校準(zhǔn)砝碼出現(xiàn)偏差
在電子天平使用過程中為了測定得到精確的重力加速度 g 值，目前所采用的方法是利用電子天平中的內(nèi)置校準(zhǔn)砝碼測量出使用地的 g 值，并對電子天平進(jìn)行補(bǔ)償，但是隨著電子天平使用時(shí)間的增長，其內(nèi)置校準(zhǔn)砝碼的重量會發(fā)生一定的變化，最終導(dǎo)致測定到的 g 值產(chǎn)生偏差，對電子天平的稱重測量造成很大的影響。
4.減少電子天平誤差的方法
4． 1 使用環(huán)境的要求
想要保證電子天平最準(zhǔn)確的測量結(jié)果，就要注意到在稱量過程中產(chǎn)生誤差的各方各面因素，電子天平的使用環(huán)境，在進(jìn)行稱量工作時(shí)是較容易忽略的產(chǎn)生誤差的因素，但是其對測量結(jié)果卻有著明顯的影響，因此在測量工作中必須加強(qiáng)對測量環(huán)境的關(guān)注度，為測量工作盡可能營造出一個(gè)適合的環(huán)境。在對電子天平的測量環(huán)境進(jìn)行營造過程中，首先要保證電子天平的稱重臺盡可能不出現(xiàn)振蕩，保證稱重臺的水平避免其產(chǎn)生傾斜，減少測量周圍的電磁影響，為了滿足保證稱重臺的穩(wěn)定性，在稱量之前可以把稱重臺規(guī)定在地面或者墻面，使其穩(wěn)定性得到保障，假若經(jīng)常性的需要電子天平進(jìn)行稱量工作，則可以為其設(shè)立專門的工作臺，保證每次測量環(huán)境的相似度。其次，電子天平的安放地點(diǎn)要進(jìn)行嚴(yán)格的選擇，要避免陽光直射防止陽光的照射導(dǎo)致儀器升溫，此外還要考慮測量過程中暖氣以及空調(diào)對測量結(jié)果造成的影響，在地點(diǎn)選擇時(shí)盡可能把電子天平安放在不會隨意發(fā)生振蕩的地點(diǎn)。最后，在對腐蝕性物體進(jìn)行測量時(shí)，要考慮腐蝕性物體對電子天平托盤進(jìn)行腐蝕的影響，電子天平一旦受到腐蝕性物質(zhì)的腐蝕，將會直接導(dǎo)致其下次稱量工作準(zhǔn)確性的減小，因此在對腐蝕性物體進(jìn)行稱重時(shí)一定要做好防護(hù)措施，避免腐蝕性物體對電子天平進(jìn)行腐蝕。
4． 2電子天平人員操作注意事項(xiàng)
電子天平由于其精密性的要求，要使用其進(jìn)行稱重工作時(shí)，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)范對其進(jìn)行操作，在對電子天平進(jìn)行選擇過程中，操作人員首先要考慮電子天平的型號是否滿足稱重重量的要求，在使用過程中，工作人員要對稱重質(zhì)量進(jìn)行控制，保證電子天平在使用過程中不會因?yàn)榉Q重物體質(zhì)量過高而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的損壞，并且在電子天平選擇過程中，電子天平精度的選擇適合即可，避免一味地使用高精度電子天平而造成資源的浪費(fèi)。其次在電子天平使用期間還要對其進(jìn)行定期的清潔工作，工作人員在清潔過程中要嚴(yán)格按照儀器清潔說明進(jìn)行，避免錯(cuò)誤的清潔方法對電子天平的準(zhǔn)確度造成影響，最后在使用電子天平之前必須要進(jìn)行預(yù)熱以及預(yù)壓工作，利用這兩項(xiàng)工作減少誤差，提高電子天平的精確度。
4． 3維護(hù)保養(yǎng)要求
為了保證電子天平的準(zhǔn)確度，必須要在電子天平的使用期間建立起完善的維護(hù)保養(yǎng)體系。首先，每次電子天平在使用過后，要把電子天平交給專業(yè)人員對其進(jìn)行保管和維護(hù)，并且還要保障電子天平存放環(huán)境的適宜度。其次，要在每次稱重測量技術(shù)之后，對其進(jìn)行清潔，避免稱重物體在電子天平表面形成殘留，影響其下次的正常使用。最后，還要對電子天平的準(zhǔn)確度進(jìn)行定期檢測以及校準(zhǔn)，一旦發(fā)現(xiàn)其準(zhǔn)確度存在問題一定要及時(shí)進(jìn)行修理，保證問題排除之后再行使用。
5.結(jié)語
在目前的稱重儀器中，電子天平由于具備操作簡單、穩(wěn)定快速以及準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，得到了越來越廣泛的利用，但是有些稱重項(xiàng)目卻需要電子天平具備更加嚴(yán)格的準(zhǔn)確度并且還要降低其稱重誤差，這就要了解電子天平產(chǎn)生誤差的原因，并采取嚴(yán)格的控制手段減少稱重過程中的誤差，提高電子天平的準(zhǔn)確度，使其工作性能得到進(jìn)一步提高，為稱重工作提供更好的服務(wù)。
