淺析天平砝碼的檢定與校準(zhǔn)

淺析天平砝碼的檢定與校準(zhǔn)

摘要： 正確使用電子天平的關(guān)鍵是要在使用前檢定與校準(zhǔn)電子天平。本文依據(jù)JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程著重從電子天平的原理和性能要求來分析電子天平的檢定與校準(zhǔn)。

隨著實驗室對電子天平應(yīng)用越來越普遍，其測量的準(zhǔn)確性、可靠性也就愈為重要。在檢定（測試）中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，對天平進(jìn)行首次計量測試時誤差較大，究其原因是，有相當(dāng)一部分儀器在較長的時間間隔內(nèi)未進(jìn)行校準(zhǔn)，這時候用戶剛好使用，則會認(rèn)為天平顯示零位便可直接稱量。需要指出的是，電子天平開機顯示零點，不能說明天平稱量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確符合測試標(biāo)準(zhǔn)，只能說明天平零位穩(wěn)定性合格 [1] 。因此，對電子天平進(jìn)行有效的檢定與校準(zhǔn)，是確保測量質(zhì)量值準(zhǔn)確并且實現(xiàn)順利傳遞的保證。

2 電子天平計量性能的要求
2.1 標(biāo)準(zhǔn)器的選擇
對電子天平進(jìn)行檢定時，應(yīng)配備一組標(biāo)準(zhǔn)砝碼，其擴展不確定并（ ＝2）不得大于被檢電子天平在該載荷下最大允許誤差絕對值的1/3。該標(biāo)準(zhǔn)砝碼的磁性不得超過相應(yīng)要求，砝碼的磁性化率應(yīng)該小于0.001。

2.2 根據(jù)天平自身的特性確定級別
個人認(rèn)為計量人員就不能有千分之一、萬分之一、十萬分之一天平之說，按標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該叫Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ天平。由于不同的生產(chǎn)廠家，各種品牌，型號，在天平出廠時對其最小稱重的數(shù)量值給予不同的規(guī)定，也就對電子天平的檢定分度進(jìn)行了不同的規(guī)定，因此，在對電子天平進(jìn)行檢定時，應(yīng)當(dāng)首先根據(jù)出廠規(guī)定對其準(zhǔn)確度等級進(jìn)行確定。比如有的電子天平明確了實際標(biāo)尺分度值 ，而未標(biāo)明它的檢定分度值e,這對于使用者來說會誤以為 = ，認(rèn)為電子天平能分辨出最小的值就是它本身能夠稱量的準(zhǔn)確數(shù)值。而對于計量檢定人員來講，廠家說明書中沒有明確 是多少時，確定電子天平的標(biāo)尺分度值 非常關(guān)鍵，因為 是用來評定其準(zhǔn)確度級別以及最大允許誤差的依據(jù)：檢定中若各項參數(shù)指標(biāo)的最大示值誤差均不大于1 ，我們確定 = ；如果各項參數(shù)指標(biāo)最大示值誤差均小于10 ，我們確定 =10 ，有時還需根據(jù)具體情況而定，比如當(dāng) :0.2mg時， =5 ；:0.5mg時， =2 。在對檢定標(biāo)尺分度值的劃分上淺析電子天平的檢定與校準(zhǔn)應(yīng)該按照以下形式：1×10 或2×10 或5×10 ，為正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零。我們把除了 = 以外的情況都?xì)w為≠ ,其中以 =10 見 [2] 。經(jīng)過多次使用的儀器，在使用的過程中難免會出現(xiàn)偏移，而且這個誤差會隨著使用時間的增加而逐漸變化，因此，國際法制計量組織對使用期限內(nèi)的儀器所允許的最大誤差值做了規(guī)定，將其調(diào)整為初次檢定的最大誤差值的2倍。

3 電子天平的檢定與校準(zhǔn)
根據(jù)我國現(xiàn)行的國家檢定規(guī)程《JJG 1036-2008電子天平》中電子天平檢定項目主要有：外觀、
偏載誤差、重復(fù)性和示值誤差，這些誤差都有對應(yīng)的誤差允許范圍。
3.1 外觀檢查
電子天平是對物質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行分析及精密測量的質(zhì)量儀器。檢定前首先對電子天平進(jìn)行目測檢查，其中包括：計量特征、標(biāo)記、天平的使用條件的地點是否合適等。依據(jù)國家檢定規(guī)程，電子天平?jīng)]有標(biāo)注檢定分度值 ，外觀檢定步就不合格。電子天平的工作臺應(yīng)當(dāng)平穩(wěn)和牢固，具有十分的剛度，同時具有一定的防震功效。電子天平存放的室內(nèi)環(huán)境對于電子天平檢定結(jié)果的準(zhǔn)確度有著重大的影響。送檢的電子天平，應(yīng)當(dāng)在指定的室內(nèi)檢定環(huán)境中平穩(wěn)存放至24h以上，使電子天平內(nèi)的機械結(jié)構(gòu)趨于平穩(wěn)，同時使電子天平的整機與檢定的室內(nèi)環(huán)境的溫度和濕度相平衡，再進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)工作。

3.2 偏載誤差
偏載誤差就是在偏載測試時載荷在不同位置的示值誤差。檢定中分別對加載和空載的平衡位置進(jìn)行計數(shù)并記錄，每加一次載荷均應(yīng)該反零一次，對同一載荷多次衡量結(jié)果之間的差值，不得超過電子天平在該載荷時的最大允許誤差的絕對值。各載荷點的示值誤差不得超過天平在次載荷時的最大允許誤差，這樣才算合格。載荷在不同位置的示值誤差須滿足相應(yīng)載荷最大允許誤差的要求。檢定時分別把標(biāo)準(zhǔn)砝碼放在四角，離中心1/2處，然后再放正中間，測量5個不同位置的示值，然后根據(jù)記錄把最大誤差的絕對值減去最小誤差的絕對值，得出的結(jié)果偏載誤差小于 按檢定規(guī)程應(yīng)該取偏載誤差各點中的最大值作為最后的偏載誤差。檢定規(guī)程中按秤盤的表面積，將秤盤劃分為四個區(qū)域，電子天平偏載誤差檢定位置示意圖 [3] 見圖1。圖1 電子天平偏載誤差檢定位置示意圖
3.3 重復(fù)性
重復(fù)性誤差是指在相同的工作條件下，對同一個輸入值在短時間內(nèi)多次連續(xù)測量輸出所獲得的極限值之間的代數(shù)差。電子天平重復(fù)性檢定應(yīng)該在空載和加載狀態(tài)下進(jìn)行。電子天平是極精密的儀器，對于氣流，靜電、桌面震動、放歪、甚空氣浮力等影響都要考慮在內(nèi)，否則度，重復(fù)性會很差。對電子天平檢定時，需要測試環(huán)境相對穩(wěn)定，屏蔽外界干擾 [4] 。電子天平的重復(fù)性等于 - ，式中， 為加載天平示值誤差的最大值， 為加載時天平示值誤差的最小值， - ≤︱ ︱，重復(fù)性誤差的計算結(jié)果是誤差的最大值-最小值的絕對值，沒有正負(fù)。在電子天平重復(fù)性檢定中，重復(fù)性誤差的計算結(jié)果是稱量結(jié)果中的最大-最小或是稱量誤差的最大-最小 [3] 。例如：最大稱量100g =0.1mg = 1mg
6次重復(fù)測量示值為： =100.0000g
示值 誤差
99.9994 -0.6
99.9995 -0.5
99.9994 -0.6
99.9993 -0.7
99.9995 -0.5
99.9995 -0.5
重復(fù)性誤差為99.9995-99.9993=0.2mg或-0.7-（-0.5）=0.2mg即0.2
3.4 示值誤差
電子天平載荷點的最大允許誤差包含電子天平“線性誤差”的影響，也包含電子天平內(nèi)校砝碼，重復(fù)性及四角誤差等多方因素的影響。示值誤差是相對真值而言的，由于真值不能確定，實際上使用的是約定真值或?qū)嶋H值。為確定測量儀器的示值誤差，當(dāng)接受高等級的測量標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)時，應(yīng)該測量標(biāo)準(zhǔn)器復(fù)現(xiàn)的量值即為約定真值，通常稱為實際值、校準(zhǔn)值或標(biāo)準(zhǔn)值。檢定方法：用標(biāo)準(zhǔn)砝碼采用直接測量法，檢定電子天平各技術(shù)參數(shù)的示值，可得電子天平示值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼值之差，即為電子天平的示值誤差。各載點的示值誤差不得超過該天平在該載荷時的最大允許誤差。無論加載或卸載，應(yīng)保證有足夠的測量點數(shù)，對于首次檢定的天平，測量點數(shù)不得少于10點，對于后續(xù)檢定或者使用中檢定的電子天平，測量點數(shù)可以適當(dāng)減少，但不得少于6點。計量檢定人員，對電子天平進(jìn)行檢定時，如果電子天平各載荷點的最大允許誤差超差，就完全可以判定該電子天平不合格。
3.5 電子天平校準(zhǔn)
校準(zhǔn)衡量一臺電子天平合格與否需綜合考慮其它技術(shù)指標(biāo)的符合性。首先開機預(yù)熱，然后按照說明書的操作程序?qū)﹄娮犹炱竭M(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完畢，儀器顯示零位。對電子天平的校準(zhǔn)工作，必須要以國家的檢定規(guī)程作為參考，同時根據(jù)電子天平所具備的性能進(jìn)行綜合性的評價。為了使電子天平能夠?qū)崿F(xiàn)更高級別的度，在進(jìn)行校準(zhǔn)時，要參照生產(chǎn)廠家的說明書，以此作為依據(jù)對電子天平進(jìn)行校準(zhǔn)。
電子天平的主要功能就在于能夠把被測量的物體質(zhì)量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其稱重結(jié)果能夠以一種與質(zhì)量成正比的電子信號進(jìn)行輸出，并且以數(shù)字作為顯示的形式，更加直觀和簡便。電子天平具備較多的特點，其中以功能齊全、測量速度快而且操作簡單等特點成為了被廣大使用者所接受和認(rèn)可的依據(jù)。有一部分電子天平具有自動檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對被檢測的物品實際質(zhì)量與其輸出數(shù)字進(jìn)行對比的功能，同時具備超載保護(hù)措施。電子天平的校準(zhǔn)分為內(nèi)校與外校兩種，校準(zhǔn)時常按CAL鍵，顯示多少克，就放多少克砝碼，如果是自動內(nèi)校的電子天平按住CAL鍵就不會顯示100g，電子天平直接校準(zhǔn)，不用砝碼。如果在校準(zhǔn)中出現(xiàn)錯誤，電子天平顯示器將顯示“Err”，顯示時間很短，應(yīng)該重新清零，重新進(jìn)行校準(zhǔn)。下面以上海生產(chǎn)的勤酬BT系列電子天平為例說明如何對電子天平進(jìn)行外校準(zhǔn)。校準(zhǔn)方法如下：電子天平開機自檢時，輕按CAL鍵當(dāng)顯示器出現(xiàn)CAL時，即松手，顯示器就會出現(xiàn)CAL—100其中“100”為閃爍碼，表示校準(zhǔn)砝碼需用100g的標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行校準(zhǔn)。此時就把準(zhǔn)備好“100g”校準(zhǔn)砝碼放上稱盤上，顯示器即出現(xiàn)“···· ”等待狀態(tài)，經(jīng)過較長時間后天平顯示器出現(xiàn)100.000g，這時卸走校準(zhǔn)砝碼，顯示器應(yīng)該出現(xiàn)0.000g，若顯示器出現(xiàn)不是為零，清零，再重復(fù)以上校準(zhǔn)操作。在校準(zhǔn)時，為得到更準(zhǔn)確的校準(zhǔn)結(jié)果，一般重復(fù)以上校準(zhǔn)操作步驟兩次。日常工作中電子天平移動位置，天氣差變化等都應(yīng)該積極的進(jìn)行自?；蚨ㄆ谕庑?，保證其處于狀態(tài)。

4 檢定與校準(zhǔn)結(jié)果的處理

電子天平檢定或校準(zhǔn)完成后，應(yīng)根據(jù)實際檢定、校準(zhǔn)結(jié)果出具檢定證書、校準(zhǔn)證書或檢定結(jié)果通知書。筆者認(rèn)為出具證書或報告是一項非常嚴(yán)肅而且應(yīng)負(fù)法律責(zé)任的事情，首先格式要規(guī)范，檢測數(shù)據(jù)要真實。應(yīng)該按照我國現(xiàn)行JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程中的要求，檢定合格的電子天平發(fā)給檢定證書（見附錄B電子天平檢定證書內(nèi)頁格式），校準(zhǔn)發(fā)校準(zhǔn)證書，檢定不合格的電子天平發(fā)給檢定結(jié)果通知書（見附錄C電子天平檢定結(jié)果通知書內(nèi)頁格式），并注明不合格項目。電子天平的檢定或校準(zhǔn)周期一般不超過1年。

5 結(jié)束語
電子天平屬于精密計量器具，對工作場合的溫度濕度，防塵、防震、防腐蝕、抗干擾等環(huán)境條件有特殊的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，電子天平在質(zhì)量計量中得到廣泛應(yīng)用，其具有自動校準(zhǔn)，自動去皮，自動數(shù)據(jù)輸出等優(yōu)點，電子天平基本使用智能化鍵盤操作，檢定人員必須仔細(xì)閱讀生產(chǎn)廠家說明書的性能參數(shù)，并對其工作原理加以了解，再進(jìn)行檢定（校準(zhǔn)）。電子天平作為一種重的計量器具也必然會在各個領(lǐng)域得到更加廣闊的發(fā)展 [5] 。電子天平是質(zhì)量量值進(jìn)行測量的途徑和工具，確保其計量性能符合使用要求時期所應(yīng)當(dāng)有的基本功能。本人根據(jù)日常工作檢定與校準(zhǔn)經(jīng)驗，對其進(jìn)行了簡單的分析，希望本文能夠?qū)ν杏嬃繖z定人員日常檢定工作帶來啟示。