天平使用和维护.ppt

天 平 第一节 天平的分类、性能和选用 一 天 平 的 分 类 n1.按结构原理分类 n（1） 机械式天平 （杠杆天平） n 1. 双盘等臂天平 n 2. 单盘不等臂天平 n（2）电子天平 n2.按精密度分类 n 特种准确度 高精密天平（I） n 高准确度 精密天平（II） n 中准确度 商用天平（III） n 普通准确度 普通天平（IIII） n3.按称样量分类 n1、超微量天平——超微量天平的最大称量是2至 5g,其标尺分度值小于(最大)称量的10-6 n 2、微量天平——微量天平的称量一般在3至50g ，其分度值小于(最大)称量的10-5 n n 3、半微量天平——半微量天平的称量一般在20 至100g，其分度值小于(最大)称量的10-5 n 4、常量天平——此种天平的最大称量一般在100 至200g，其分度值小于(最大)称量的10-5 注 意 事 项 n1.分析天平 n机械分析天平 —— 用于分析的常量天平 n电子分析天平 —— 是用于分析的常量天平 、半微量天平、微量天平和超微量天平的 总称 n2.精密电子天平 n 精密电子天平——这类电子天平是准确度 级别为Ⅱ级的电子天平的统称 二 天 平 的 主 要 指 标 n1.最大称量（Max) n 最大称量又称最大载荷，天平最大称量必须大于被称物 体的可能质量。

n2.分度值 n实际分度值 (d) =精度值 n检定分度值 (e) n3.秤盘直径（尺寸）和上方空间（放风罩高度） n4.天平的感量： 是指天平指针偏转一个分格时所加载的砝 码数数值小，说明天平的性能好，即仪器的分辨率高天 平的灵敏度与感量之间的关系互为倒数 n5.天平的灵敏度： 天平的灵敏度通常是指在天平的一个盘 上增加1mg重量时所引起指针偏转的程度,以分刻度/ 毫克 表示指针偏转程度越大,天平的灵敏度越高 偏差，误差类指标 n重复性或标准偏差 n 重复性或标准偏差是表达天平是否达到所标精 确度的指针.该指针不是一次 n测量得来的,而是将连续n次测量的结果用统计学 方法计算出标准偏差,即重复性指针. n e=(Xi-X)2/(n-1) ne----重复性或标准偏差 nX---每次测量结果的算术平均值 nXi--每次的测量结果 nn----测量次数(国际n= 6 ,中国n=11 ) n四角误差 n 将称量物体放在称盘上的不同位置,其 测结果应大致相同,而允许有一定的偏差,这 个值就是最大四角误差.四角误差的检测方 法如下: n根据国际建议OIML所述是依据天平满量程 的1/3重量及称盘半径1/3的位置来对天平 进行测量,如图 所示: n 四角误差的出现有些是由于传感器的结 构与装配上产生的偏差所造成的,而最大的 误差是由于上下连动杠杆的长度不一致所产 生的. n5.4线性误差 n 天平本身的放大量与显示值不成线性变化,而 是有偏差,即线性误差.这一误差是不能完全避免 的,只能选择线性误系数小的组件以使误差尽量 小.电子天平的线性误差的最大来源是由传感器 内的永磁铁所产生的磁力线的非线性所引起的, 这是不能避免的.为了保持天平的精度,赛多利斯 公司设计了独特的自动跟踪补偿电路,原理如下: n 由于放大组件和磁缸所产生的线性误差是在 模数转换前,因此我们设计了一个线性补偿电路 附加在模数转换器的共加点上将误差修正.我们 可以调节可变电阻P1,调整所需要的补偿电压幅 度以配合线性误差深度而使输入到模数转换器前 已是一个没有偏差的仿真信号了 三 正 确 选 用 天 平 n1.不能超载 n2.不要使用精度不够的天平 n3.也不要使用过高精度的天平（尽量高出 精度值一位） 第二节 杠 杆 天 平 一 称 量 原 理 n天平实际上是测量地球对放在称盘上的物体的引力即重力 的仪器径纬度的不同, 各地的重力加速度(g～9.8m/s2)并 不相同 n杠杆原理： 当杠杆平衡时，两力对支点所形成的力矩相 等。

而由于地球 n 力×力矩=重力×重臂 n P × a = Q × b n mp ×g × a = mq ×g ×b mp =物体质量 mq =砝码质量 g =重力加速度 n 等臂天平称量原理 n 首先等臂天平的力矩和重臂是相等的 n 即 : a=b n n 实际中a和b是无法相等的，在称量时只能靠调 整平衡螺帽进行平衡天平不等臂性误差） n 其次，天平的水平（水平气泡）只有确保了水 平也就是同一平面受地球引力相等，重力加速度一 样 n 在确保了天平的平衡之后，那么力就等于重力 也就是物体质量等于砝码质量 mp = mq 机 械 天 平 种 类 1.各种托盘天平 2.机械电光分析天平 普通电光分析天平 全自动电光分析天平 （双盘） 半自动电光分析天平 （双盘） 单盘精密天平 第三节 电 子 天 平 人们把用电磁力平衡来称物体质量的天 平称之为电子天平 特点： 1.性能稳定，灵敏度高，寿命长， 操作简便. 2.称量速度快，精度高. 3.有快捷的内校或外校功能 4.智能化高. 5.量程，精度可变化 6.由对外连接端口，可进行数据传输，提高工作自动 化 n 1. 秤盘 秤盘多为金属材料制成 , 安装在天平的传感器 上 , 是天平进行称量的承受装置。

它具有一定的几 何形状和厚度 , 以圆形和方形的居多使用中应注 意卫生清洁 , 更不要随意掉换秤盘 n 2. 传感器 传感器是电子天平的关键部件之一 , 由外壳、 磁钢、极靴和线圈等组成 , 装在秤盘的下方它的 精度很高也很灵敏应保持天平称量室的清洁 , 切 忌称样时撒落物品而影响传感器的正常工作 一 电 子 天 平 结 构 n3.位置检测器 位置检测器是由高灵敏度的远红外发光 管和对称式光敏电池组成的它的作用是将 秤盘上的载荷转变成电信号输出 n4. PID 调节器 PID( 比例、积分、微分 ) 调节器的作 用 , 就是保证传感器快速而稳定地工作 n5.功率放大器 其作用是将微弱的信号进行放大 , 以保 证天平的精度和工作要求 n6.低通滤波器 它的作用是排除外界和某些电器元件产 生的高频信号的干扰 , 以保证传感器的输出 为一恒定的直流电压 n7.模数 (A/D) 转换器 它的优点在于转换精度高 , 易于自动调 零能有效地排除干扰 , 将输入信号转换成数 字信号 n 8.微计算机 它是电子天平的数据处理部件 , 它具有 记忆、计算和查表等功能 n9. 显示器 现在的显示器基本上有两种 : 一种是数码管 的显示器 ; 另一种是液晶显示器。

它们的作用是将 输出的数字信号显示在显示屏幕上 n10.机壳 其作用是保护电子天平免受到灰尘等物质的 侵害 , 同时也是电子元件的基座等 n11.气泡平衡仪 作用是便于工作中有效的判断天平水平位置 n 12. 底脚 电子天平的支撑部件 , 同时也是电子天平水平 的调节部件 1.安装场所要求 一 电子天平的安装和使用方法 2.安装前清洁 电子天平的称量原理 n电磁力式传感器 n 通电导体在磁场中做切割磁力线运动,将 产生电磁力(洛仑兹力) n F=IBLSin nF:电磁力 nI:电流强度 nB:磁感应强度 n:I与B的夹角 n 通电线圈在永磁铁的磁场中做切割磁力线 运动,将产生电磁力.位置传感器，釆集由称 盘上放重物而引起的杠杆的位置变化数据,将 其转化成电信号并经伺服放大器，加圈 上,因此产生的电磁力必与被称物体的重力相 平衡.线圈中的电流强度与精密电阻的电流强 度相等.因此电阻上的电压值与被称物体的重 量有确定的对应关系.釆集该电压信号并经模 数转换和微处理器处理即可在显示器上显示 出称盘上被称物体的重量. 为什么校准电子天平 n电子天平实际上是测量地球对放在称盘上的物体 的引力即重力的仪器, 而由于地球 n径纬度的不同, 各地的重力加速度(g～9.8m2/s) 并不相同, 在使用当地其称量准确度取决于 n是否进行了正确的校正和校正砝码的精度, 假如 您发现在广州经校正好的天平, 在当地称重 n有一定误差, 这并不表示天平有任何故障, 请按各 型号电子天平说明书上介绍的方法用计量 n部门认可的标准砝码进行校正, 即可进行准确称 量。

校准方法 n 存贮器EEPROM,用来存贮校准砝码值.这个 值对于有无内装砝码天平都是一样的,区别只在于 校准时是否需要另加砝码.首先,重量W=mg.各地 g不同,因此相同质量的物体在不同地点的重量显 示不同.因此天平使用地点变化天平便需要进行校 准,以消除重力加速度g的影响.天平校准时,天平 内的CPU微处理器进行计算分析,然后将标准砝码 的重量值转换成二进制编码,贮存在EEPROM中. 当我们进行称量时,被称量物体放在称盘上,CPU 也进行同样的计算,再将计算出的结果与EEPROM 中的校准参数进行比较,得出被称物体的重量. n内校 外校 砝码的使用 n 1. 砝码应保持清洁，勿沾有棉毛纤维、 灰尘及化学药品 2.使用砝码应用（骨质，塑料）镊子夹 取 3.砝码在使用一定时期后，要用擦镜纸 才或绸布蘸无水乙醇揩拭 4. 砝码有划伤，发生氧化污痕及砝码头 松动等情况，要立即进行检定合格的砝 码才能使用 第四节 称样方法与称量误差 n 一 直接称量方法 1.固定称样法（直接称量） 样品在空气中稳定，有合适的容器 2.减量称样法 先称出称量瓶和样总重m前 再称出到样后称量瓶和样重m后 用m前-m后=m样 优点：减少样品和空气接触，降低样品污染。

n3.特殊样品称量： n 安培瓶法（使用于挥发性液体） 二 称 量 误 差 n1.被称物情况变化影响 n 样品吸附影响，（高温到低温，冷凝水） （样品本身吸水，空气中二氧化碳等，浓 硫酸，固碱等） 样品挥发影响 温度变化影响，由于被称物温度和天平温 度差异，引起热交换，引起天平传感器变 化，空气气流变化造成称量误差 n环境影响 n 震动，气流，室温引起天平的变动性大 n空气浮动 空气浮力（大气压）变化引天平称量变 化（要多进行效正） 操作者误差 电子天平常见故障及排出 n1 显示屏不亮 · n 天平未正常接通电源 ·熔断丝损坏 检 查未接通原因 ，重新接通 可调换一根， 如再损坏，就必须送检修单位 2 称量显示不稳定（数据跳动） n 不稳定，重复性差，不回零 •天平预热时间不够 •天平室温度，湿度不稳定，有气流 •称量的样品或样品容器本身有温，湿度变化 • 称量的样品或样品容器本身带有磁性物质或静 电 • 天平的防风罩内放有干燥挤，引起湿度变化， 且空气干燥到一定程度易产生静电 • 天平周围有强磁场或强干扰信号影响 • 天平的称盘下面有异物与称尖或称盘接触 • 天平的称盘，屏蔽环安装不正确，或者由于天 平上盖与防风罩安装不合适使称盘与屏蔽环发 生接触。

• 称重传感器问题 • 电路问题 n3 去皮（清零） 不显示零 n ·工作台不稳固，去皮 （清零）操作用力 太大 选择坚固工作台，去皮操作用力不要 过大 n 4称量结果不正确 n ·空称时天平不在零位 ·天平未经校准或 使用的 校准砝码不准 空称时按去皮键（清 零） 用正确的校准砝码重新校准 。