第02章 天平

1、第一节 天平的分类、性能和选用,一、天平的分类及各类天平的特点,机械天平杠杆天平 电子分析天平 按构造原理分类,等臂双盘天平 不等臂单盘天平,二、天平的主要技术指标,1.天平的性能,分析天平是精密的衡量仪器，其性能必须具有适当的灵敏性、准确性、稳定性和不变性等。,1天平的灵敏性机械天平,天平指针沿标牌移动的分度数n与任意盘中所添加的小砝码的质量p之比称为天平的灵敏度。用符号E表示。,一般规定为lmg砝码引起的指针在读数标尺上偏移的格数。,当载重一定时，天平的灵敏度与天平横梁的质量成反比，与天平的臂长成正比，与重心距支点与重心之间的距离成反比。天平重心的位置可以通过感量砣(重心砣)上下移动进行调节。感量砣(重心砣)上移，使重心到支点的距离缩短，天平的灵敏度增加。天平的灵敏度太低，会增大称量误差；但灵敏度太高时，天平梁不易静止，不便于称量操作。,由于灵敏度愈高，表示天平感觉能力愈强，所以灵敏度也可以用感量(或分度值)表示。感量是指针偏移一格时所需要的毫克数，故：,如TG328型半自动电光天平的感量为0.lmg/格，则其灵敏度为：,由于采用了光学放大读数装置，可直接读出0.lmg，因此这类天

2、平也称感量为万分之一的天平。,2天平的准确性机械等臂天平,天平的准确性是指天平的等臂性。 一架完好的天平，两臂之差应符合一定的要求，差值不超过臂长的1/40000，以控制由于天平不等臂所引起的称量误差。用等臂天平称量时，由于天平不等臂引起的称量误差是难免的，但这一类误差属于系统误差。采用替代称量法可以抵消这类误差，单盘天平的称量采用替代法，故单盘不等臂天平不存在不等臂所引起的误差。,3天平的稳定性机械天平,天平梁在平衡状态受到扰动后能自动回到初始平衡位置的能力，称为天平的稳定性。 分析天平不仅要有一定的灵敏性，而且还要有相当的稳定性，才能完成准确的称量。灵敏性与稳定性是互相矛盾的，但灵敏性与稳定性的乘积是个常数，两者都兼顾到才能使天平处于最佳状态。天平的稳定性是通过改变天平梁的重心，即移动感量砣(重心砣)来调节的，感量砣离支点愈远天平的稳定性愈好。,8.天平的不变性,天平的不变性是指天平在同一重量差的作用下，各次平衡位置重合不变的性能。 在同一台天平上，使用同一组砝码多次称量同一重物不可能得到绝对完全重合的结果，一般都存在着微小的差异，这种差异称为示值变动性。一般用多次开关天平时，指针

3、平衡后标尺上出现的最大值与最小值之差来表示，两者之差愈大，表示天平的不变性愈差。天平的不变性与天平的稳定性有密切关系，两者都以示值变动性表示，但不是同一概念。天平的稳定性主要与天平梁的重心有关；而天平的不变性与稳定性、天平的结构、天平的调整状态及称量时的环境条件有关。,2.天平的主要技术规范,1最大称量最大载荷,天平可称量的最大值。,称量物品的质量若大于天平的最大称量，称为超载。可损毁天平,2分度值,天平的分度值是指天平标尺一个分度对应的质量。用符号S表示。天平的分度值与最大载重之比划分天平的级别，表示天平的精度。,分度值的求算方法：在天平盘上加一质量为P（mg）的小砝码，此时天平指针沿标牌移动的分度数为n，则该天平的分度值S为：,3秤盘直径和秤盘上方的空间,天平的技术规格给出天平秤盘直径及秤盘上方空间，即高度和宽度，可以根据称量物件的大小选择天平。,3.部分专业术语,1零点,天平空载时天平的显示读数。,2天平的读数精度,目测一个分度以下借助测微器所读出的最小质量称为天平的读数精度。,3检定标尺分度数,天平的最大称量与分度值之比称为检定标尺分度数。,天平的检定标尺分度数越大，天平的准确

4、度级别越高。,天平的检定标尺分度数大于5104，称为高精密天平。,三、天平的型号与规格,部分杠杆天平的型号和规格,四、正确选用天平,购置天平时，需要在了解天平的技术参数和各类天平特点的基础上，根据称量要求的精度及工作特点正确选用天平。首先要考虑称量的最大质量，不能使天平超载，以免损坏天平。其次是不使用精度不够的天平，但也不应滥用高精度天平而造成不必要的浪费。如果有条件，选用一台电子天平，一方面电子天平有不同档，其使用范围可变；另一方面电子天平可以频繁或连续测定质量值，功能强，使用起来得心应手。,天平的选用原则可简记为：,1不得超载 2满足称量准确度的要求 也不能滥用高精度天平,第二节 非自动杠杆天平,一、杠杆式机械天平称量原理,杠杆式等臂机械天平，是利用等臂杠杆平衡原理，将被测物与相应砝码比较衡量，从而确定被测物质量的一种衡器。见下图,杠杆平衡时，有agmP=bgmQ，因a=b，同一位置的g相同，因此有：,称量的是物体的质量。,杠杆式不等臂单盘机械天平见下图,教材P45，DT-100型单盘天平结构图,在称量时，秤盘放有被称物体，悬挂系统质量增加使天平梁失去平衡，但只要从悬挂系统减掉一定

5、量的砝码，天平梁即可重新恢复平衡。根据杠杆原理，减掉的砝码质量必然等于被称物体的质量。这种方法称为替代称量法。替代称量法的优点是：不存在不等臂误差，感量不随称样量的大小而变化，称量速度，操作简便。,二、砝码,在现代质量计量中，砝码是质量量值传递的标准量具。质量量值以保存在法国国际计量局的铂铱合金千克原器实物为唯一基准器。各国均将砝码分为国家千克基准、国家千克副基准、千克工作基准，以及由千克的倍量和分量构成的工作基准组和各等工作标准砝码。 国家千克基准各国均只有一个。中国的国家千克基准是1965年由国际计量局检定、编号为60的铂铱合金千克基准砝码。,我国把砝码分为有修正值的砝码和无修正值的砝码两大类，前者分为2等，后者分为7级。各等或各级砝码都规定了质量允差和检定精度，每盒砝码均附有质量鉴定证书。,砝码的使用与保养 1砝码应保存于专用的砝码盒内，务必保持完整清洁。 2使用砝码应用专用镊子夹取。 3砝码在使用一定时期后，要用擦镜纸轻轻揩拭，严禁 意拆卸、刮削或用去污粉擦洗。揩拭后需经校准方可 再用。 4按上的频繁程度定期检定砝码，一般不超过1年。,三、机械分析天平的使用规则,(1)称量前先

6、取下天平护罩、迭好，然后检查天平是否处于水平状态；刷去秤盘上的污垢和灰尘；检查并调整天平的零点。 (2)旋转天平开关旋钮或停动手钮时必须缓慢，要轻开、轻关，绝对禁止在天平开启状态取放称量物和加减砝码及环码。单盘电光天平允许“半开”时加减砝码，但不允许取放称量物；双盘电光天平“半开”是为了判断指针倾斜方向及程度，不允许加减砝码及环码。 (3)读数和检查零点时必须全开天平，关好侧门，不得随意打开前门。 (4)试样和化学试剂均不得直接放在天平盘上称量，而应放在清洁干燥的表皿、称量瓶或坩埚内；具有腐蚀性的气体或吸湿性物质必须放在称量瓶或其它适当的密闭容器中称量。,(5)双盘电光天平lg以上的砝码必须用镊子夹取，转动指数盘、减码手钮必须一档一档地慢慢进行，防止砝码跳落或互撞。大砝码及被称物应尽量放在秤盘的中央，这样可减少秤盘的晃动，也可使称量结果更加准确。 (6)绝对禁止载重超过天平的最大负载；为了减少称量误差，在同一实验中应使用同一台天平和与其配套的砝码，并注意相同面值砝码的区别，应优先使用不带标记的砝码。 (7)称量时，如砝码与被称物的质量相差甚大时，不允许全开天平；应学会用“半开”天平的操

7、作来决定砝码的加或减；双盘电光天平两盘相差在l0mg范围内才允许全开天平；而单盘电光天平砝码与被称物相差在l00mg以内才允许全开天平。,(8)称量数据必须记录在实验记录本上，不得记在零碎纸上或其它地方；记录必须用钢笔或圆珠笔书写。 (9)称量完毕关好天平，及时取出砝码及被称物；指数盘和读数窗复零位后检查称量后的零点；若称量后零点变化超过0.2mg，应检查出原因后重新称量；若有洒落在天平盘上的试样应及时用毛刷清刷掉，然后检查天平是否关好，侧门是否关上，最后罩上天平护罩。 (10)为了保证天平横梁的等臂性，称量的物体必须与天平箱内的温度一致，不得将过热或过冷的物体放进天平称量。,第三节 电子天平,一、电子天平的称量原理,应用现代电子控制技术进行称量的天平称为电子天平。各种电子天平的控制方式和电路结构不相同，但其称量的依据都是电磁力平衡原理。,1.秤盘 2.簧片 3.磁钢 4.磁回路体5.线圈及线圈架 6.位移传感器 7.放大器 8.电流控制电路,当通电导线放在磁场中时，导线将产生电磁力，力的方向可以用左手定则来判定。当磁场强度不变时，力的大小与流过线圈的电流强度成正比。如果使重物的重力方

8、向向下，电磁力的方向向上，与之相平衡，则通过导线的电流与被称物体的重量成正比。,二、电子分析天平的特点及分类,电子分析天平的特点是称量准确可靠、显示快速清晰并且具有自动检测系统、简便的自动校准装置以及超载保护等装置。,三、电子天平的使用方法,天平在使用前观察水平仪，如水平仪水泡偏移，需调整水平调节脚，使水泡位于水平仪中心。 选择合适电源电压，将电压转换开关置相应位置。天平接通电源，就开始通电工作(显示器未工作)，通常需预热后方可开启显示器进行操作使用。 ON开启显示器键，只要轻按一下ON键，显示器全亮，对显示器的功能进行检查后，进入称量模式。OFF关闭显示键，轻按OFF键，显示器熄灭即可。若要较长时间不使用天平，应拔去电源线。 天平校准键，因存放时间较长，位置移动，环境变化或为获得精确测量，天平在使用前一般都应进行校准操作。校准天平按说明书进行。,电子分析天平的校准,电子分析天平在使用前一般都应进行校准操作。校准方法分为内校准和外校准两种。现上海天平仪器厂JA1203型电子天平为例说明如何对天平进行外校准。方法：轻按CAL键当显示器出现CAL-时，即松手，显示器就出现CAL-100其中

9、“100”为闪烁码，表示校准砝码需用100g的标准砝码。此时就把准备好“100g”校准砝码放上称盘，显示器即出现“-”等待状态，经较长时间后显示器出现100.000g，拿去校准砝码，显示器应出现0.0000g。若出现不是为零，则再清零，再重复以上校准操作。,电子天平采用轻触按键，能实行多键盘控制，操作灵活方便，各功能的转换与选择，只需按相应的按键。 TAR 清零、去皮键； RNG 称量范围转换键； UNT 量制转换键； INT 积分时间调整键； ASD 灵敏度调整键； PRT 输出模式设定键。 称量操作 称量：以上各模式待用户选定后(本天平由于具有记忆功能，所有选定模式能保持断电后不丢失就可用于称量)，按TAR键，显示为零后，置被称物于称盘，待数字稳定，即显示器左边的“0”标志熄灭后，该数字即为被称物的质量值。 去皮重：置容器于称盘上，天平显示容器质量，按TAR键，显示零，即去皮重。再置被称物于容器中，这时显示的是被称物的净重。,累计称量：用去皮重称量法，将被称物逐个置于称盘上，并相应逐一去皮清零，最后移去所有被称物，则显示数的绝对值为被称物的总质量值。 加物：置INT-0模式，置容器于称盘上，去皮重。将称物(液体或松散物)逐步加入容器中，能快速得到连续读数值。当加物达到所需称量，显示器最左边“0”熄灭，这时显示的数值即为用户所需的称量值。当加入混合物时，可用去皮重法，对每种物质计净重。 读取偏差：置基准砝码(或样品)于称盘上，去皮重，然后取下基准码，显示其质量负值。再置称物于称盘上，视称物比基准砝码重或轻，相应显示正或负偏差值。 下称：拧松底部下盖板的螺丝，露出挂钩。将天平置于开孔的工作台上，调正水平，并对天平进行校准工作，就可用挂钩称量挂物了。,电子天平的维护与保养，天平必须小心使用，称盘与外壳须经常用软布和牙膏轻轻擦洗，切不可用强溶解剂擦洗。具体方法如下： 1将天平置于稳定的工作台上避免振动、气流及阳光照射。 2 在使用前调整水平仪气泡至中间位置。 3 电子天平应按说明书的要求进行预热。 4 称量易挥发和具有腐蚀性的物品时，要盛放在密闭的容器中，以免 腐蚀和损坏电子天平。 5 经常对电子天平进行自校或定期外校，

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