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      關于電子天平誤差及其稱量準確度的探討

      0.引言


      目前,隨著科學技術的發展,在社會各行各業中,傳統的機械式天平稱量方式已經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用,相比于傳統機械式天平,電子天平利用的不是杠桿原理,而是采用了目前先進的電子控制技術對物體進行精密的稱量,并且更大的優勢體現在,電子天平減少了人們對稱量數值的讀取環節,在使用電子天平承重時,可以通過其電子屏幕上顯示的數值直接確定物體的質量。在應用過程中,電子天平更是凸顯出了準確度高、稱量速度快以及操作容易的優點,但是,在其稱量過程中,對其最后稱量數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行稱量時,必須關注對其稱量結果造成誤差因素的影響,保證電子天平稱量數值的準確度,使其可以更好地進行稱量工作。


      1.電子天平概述



      電子天平是屬于非自動衡器的一種,對物體質量進行稱量過程中,電子天平利用的是電磁力平衡原理。具體稱量過程是,當物體放置在電子天平秤盤上方時,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生形變,并且其電阻會隨著形變大小而變化,當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生形變,其電阻在變化的同時導致通過其電壓數值的增大,電壓數值的增量會被傳遞到電子天平處理器中,這個處理器主要的功能就是進行計算,通過制作時編程好的公式,把收集到的電壓增量信息迅速進行計算,把其轉化為具體的質量大小,并顯示在電子屏幕上。電子天平的承重充分利用了信息轉化原理,把處理器無法進行處理的物體壓力信息轉化為可以進行處理的電壓信息,使得物體在承重過程中利用目前先進的電子信息技術,并且承重過程更加迅速、稱量數值更加準確。


      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,其測量數值很容易受到外界微小因素變化的影響,導致最終的測量結果產生誤差,在電子天平進行稱量時產生的誤差可以大致分為系統誤差,隨機誤差以及粗大誤差三個大方面: 系統誤差產生的原因是由于一些固定不變的規律帶來的稱量誤差,如儀器在稱量過程中對于精度規格的選擇進行稱量時的溫度、濕度、電壓以及周圍是否存在磁場都會造成系統誤差。隨機誤差是無法進行避免的,只要進行測量工作必然會產生隨機誤差,造成隨機誤差的原因是多種多樣的,由于隨機誤差對測量結果的影響較小,因此在稱量過程中一般可以忽略隨機誤差造成的影響。粗大誤差的產生經常是由于人為的疏忽或者環境的突然變化造成,其只要經過精確的控制,就可以減少粗大誤差對測量結果的影響程度。



      3.影響電子天平稱量結果的主要因素



      3. 1  存放時間



      電子天平自身屬于精密電子儀器,一旦存放時間較長,就會造成其內部電子系統的偏差,然后對稱量結果造成影響,因此在使用電子天平進行稱量工作之前,一定要把電子天平與外界環境同時放置一段時間,使得電子天平的內部構件可以適應其工作環境,減少系統誤差,保證其稱量結果的準確度。



      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件把物體自身重力施加給天平的力轉化為電流信號進行計算然后得出測量結果,因此電子天平的稱量結果與重力加速度有著密切的關聯,通過相關知識可以看出,地球的重力加速度在不同區域是不同的,因此在進行稱量工作時采用的重力加速度數值不可以是規定的重力加速度,電子天平必須要根據測量地的不同實施重力加速度補償措施。



      3. 3預熱時間



      電子天平使用的電磁力平衡傳感器,其工作性能與設備的磁通量有著一定的關系,同時電子天平的磁通量與天平內部的溫度是有關聯的,假若在使用電子天平之前沒有對其進行提前預熱,就會導致在測量過程中,隨著天平內部溫度的增高,電子天平的磁通量發生改變,進一步導致流經線圈中的電流減小,最終導致稱重測量的結果發生改變,因此想要保證電子天平的測量準確度就必須要在使用前對電子天平進行充分預熱,使得天平內部的磁鋼達到熱平衡狀態,才可以進行下一步的稱重測量。


      3. 4是否進行提前預壓


      電子天平進入關機狀態之后,其內部結構會進入暫時休眠狀態,在對電子天平進行再次利用時,電子天平無法迅速進入工作狀態,在這種狀態下進行稱重工作將會導致稱重結果產生偏差,為了使得電子天平盡快進入工作狀態,必須對其進行提前預壓工作,并對其進行調試工作,使得電子天平得到最佳工作狀態,提高其稱量精度。



      3. 5內置校準砝碼出現偏差



      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置校準砝碼測量出使用地的 g 值,并對電子天平進行補償,但是隨著電子天平使用時間的增長,其內置校準砝碼的重量會發生一定的變化,最終導致測定到的 g 值產生偏差,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  使用環境的要求


      想要保證電子天平最準確的測量結果,就要注意到在稱量過程中產生誤差的各方各面因素,電子天平的使用環境,在進行稱量工作時是較容易忽略的產生誤差的因素,但是其對測量結果卻有著明顯的影響,因此在測量工作中必須加強對測量環境的關注度,為測量工作盡可能營造出一個適合的環境。在對電子天平的測量環境進行營造過程中,首先要保證電子天平的稱重臺盡可能不出現振蕩,保證稱重臺的水平避免其產生傾斜,減少測量周圍的電磁影響,為了滿足保證稱重臺的穩定性,在稱量之前可以把稱重臺規定在地面或者墻面,使其穩定性得到保障,假若經常性的需要電子天平進行稱量工作,則可以為其設立專門的工作臺,保證每次測量環境的相似度。其次,電子天平的安放地點要進行嚴格的選擇,要避免陽光直射防止陽光的照射導致儀器升溫,此外還要考慮測量過程中暖氣以及空調對測量結果造成的影響,在地點選擇時盡可能把電子天平安放在不會隨意發生振蕩的地點。最后,在對腐蝕性物體進行測量時,要考慮腐蝕性物體對電子天平托盤進行腐蝕的影響,電子天平一旦受到腐蝕性物質的腐蝕,將會直接導致其下次稱量工作準確性的減小,因此在對腐蝕性物體進行稱重時一定要做好防護措施,避免腐蝕性物體對電子天平進行腐蝕。



      4. 2電子天平人員操作注意事項



      電子天平由于其精密性的要求,要使用其進行稱重工作時,必須嚴格按照操作規范對其進行操作,在對電子天平進行選擇過程中,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量進行控制,保證電子天平在使用過程中不會因為稱重物體質量過高而導致其結構的損壞,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。其次在電子天平使用期間還要對其進行定期的清潔工作,工作人員在清潔過程中要嚴格按照儀器清潔說明進行,避免錯誤的清潔方法對電子天平的準確度造成影響,最后在使用電子天平之前必須要進行預熱以及預壓工作,利用這兩項工作減少誤差,提高電子天平的精確度。


      4. 3維護保養要求


      為了保證電子天平的準確度,必須要在電子天平的使用期間建立起完善的維護保養體系。首先,每次電子天平在使用過后,要把電子天平交給專業人員對其進行保管和維護,并且還要保障電子天平存放環境的適宜度。其次,要在每次稱重測量技術之后,對其進行清潔,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確度進行定期檢測以及校準,一旦發現其準確度存在問題一定要及時進行修理,保證問題排除之后再行使用。


      5.結語


      在目前的稱重儀器中,電子天平由于具備操作簡單、穩定快速以及準確度高的特點,得到了越來越廣泛的利用,但是有些稱重項目卻需要電子天平具備更加嚴格的準確度并且還要降低其稱重誤差,這就要了解電子天平產生誤差的原因,并采取嚴格的控制手段減少稱重過程中的誤差,提高電子天平的準確度,使其工作性能得到進一步提高,為稱重工作提供更好的服務。

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