机械天平检定中的误差分析及处理措施.pdf

245 学术论坛 Academic Forum 质量管理 【文章摘要】 在日常的天平应用过程中， 不免会 发生一些误差情况， 本文主要就当前 机械天平的实际应用状况与计量检定 当中所存在的问题故障， 进行了深入 的分析研究， 并结合本次研究最终就 灵敏度、 不等臂与分度值的调修处理 予以了详细的说明， 最终希望借助于 本文的分析研究， 能够给予相关的从 业人员以相应的参考与借鉴。 【关键词】 机械天平 ； 误差原因 ； 检定 ； 处理措 施 1 机械天平的工作原理 机械天平采用了杠杆设计的原理。 即 在秤盘当中放置以相应的物体， 此时横梁 在承受一方面的重力作用后便会失去平 衡， 横梁上放置物体的那一边便会下沉， 另一侧也便会相应的上升， 要想促使横梁 能够恢复至平衡状况， 便需要给予横梁增 加以能够与缩放至物体重力大致相等的 力。 因此通常便会在放置物体的反方向上 将螺丝转动， 从而螺丝便会产生出另一个 反作用力， 在两方面的力量互相等同之 时， 衡量也就会恢复到平衡。 2 机械天平常见误差原因分析 2.1 环境问题误差 机械天平的横梁制造材料的不同， 在同等温度条件下所发生的误差情况也 不尽相同。 对于较为精密的天平而言其横 梁通常不会选用铝合金材料， 这主要是由 于铝合金材料在受热之时， 会发生较大的 膨胀变形情况， 若横梁出现了受热不均匀 的情况， 便会促使横梁不等臂的误差被无 限放大， 通常天平的两臂温度误差在达到 0.2的时候， 所产生的横梁误差一般即为 0.5mg， 大致等同于常规机械天平的 5 倍 误差之多， 因此这也就表明了由于天平所 处的环境不同， 所造成的误差情况是极其 明显的。 相应的， 为了避免相应的误差问 题发生， 在对天平位置进行选取时便需要 详细的检查天平附近， 是否存在有热力源 头， 同时采取必要的处理措施。 2.2 不等臂性误差 衡量不等臂所造成的误差情况， 和横 梁两臂长度之间的差值比例大致是成正 比的。 造成不等臂的误差因素有很多， 其 中主要有温度环境、 螺丝你感动、 横梁材 质较差、 强度不足等诸多因素。 因为会受 制于机械天平的结构特征、 工艺技术与调 整手段的局限性， 机械天平的两臂横梁无 法调整为相等长度， 因而， 也就只能够由 实际的物体称量方式上来找到避免不等 臂误差的具体方法。 为了尽可能的降低天平横梁不等臂误 差， 对称量结果所产生的误差影响， 应当选 机械天平检定中的误差分析 及处理措施 邵俊杰 常熟市计量测试所 江苏常熟 215500 用精密衡量法进行称量。 衡量不等臂的误 差在新出现的误差与调修之后误差， 应当 共同控制于不超过 3 个分度的误差范围之 内， 即就是 0.3mg 分度范围值之内， 对于实 际应用当中天平误差可调整为不超过 9 个 分度的误差范围当中， 即就是 0.9mg。 2.3 砝码不精确误差 国家所明确规定的基础标准砝码值， 是确保国家度量值统一的根据来源， 通过 国家基础标准砝码可依次逐级的传递到 各个不同等级的标准砝码。 因而， 实际的 砝码质量和标准的砝码质量两者间的差 值也便就成为了检定工作当中的重点。 若 砝码的标准质量值不够可靠， 那么相应的 检定工作也便就不能够正常的实施， 从而 相应的天平称量结果是否正确也就不能 够作出具体的结果定论。 3 机械天平校正调修措施 3.1 灵敏度调修 依据大量的天平检定结果来看， 导 致误差问题最为主要的因素即为灵敏度 问题， 若不能够及时有效的将这一问题解 决， 相应的各个检定点的数据检测与统计 也便无法进行。 通常针对灵敏度的故障排 除主要有两方面情况， 即为灵敏度过高或 过低。 3.1.1 灵敏度过高 天平的灵敏度的高低， 一般和横梁的 重心与天平离线密切相关， 常规的机械天 平， 往往在经过调修亦或是长时间的使用 之后， 灵敏度必然会发生改变。 比如在检 定 TG328A 的机械天平灵敏度时， 要在标 盘之中增加 10mg 的标准小砝码， 这时天 平应当移动至 100 分度刻度值， 在超过这 一刻度值时即表明次天平的灵敏性过高， 应当予以调整。 首先， 将天平秤盘、 横梁以 及吊耳等， 在抓紧横梁的同时， 另一只手 需要向下端转动横梁当红的重心坨， 以促 使其中心下沉， 从而达到调节灵敏度的目 的。 3.1.2 灵敏度过低 机械天平的灵敏度较低的原因， 通常 是由于天平的重心过低亦或是离线严重， 在进行具体的调修之时应当先行将横梁 取下， 而后向上端旋转重心坨直至其灵敏 度达到标准要求为止。 而要是因为离线原 因所引发的灵敏度较低， 则需要将边刀上 调便能够有效的处理灵敏度过低问题。 进 行重心坨的调整之时， 应当促使其能够在 重心螺丝的 3/5 区域范围中活动， 若超过 这一范围值， 便应当将相应的重心坨予以 调换。 3.2 不等臂调修 机械天平的不等臂通常也会被称之 为臂差， 即代表衡量两臂的实际长度是否 存在有十分稳固的比例关系， 从而确保天 平的臂差能够在标准规范的误差要求之 内。 对于不等臂的调修通常可采用如下方 法 ： 在机械天平的修理过程当中， 尤其是 在进行大范围修理换装重组之后， 可借助 于曲行尺、 刀线平板等相关工具以促使刀 线能够到同等水平条件之下， 并且大致的 将两臂的航渡进行适当的调整， 而后依据 天平不等臂的调修公式予以计算和处理。 可先调整天平空秤至零点位置， 而后 将 P1 与 P2 两项全量砝码放置于天平的 左右两端， 并进而求出平衡位置 L1， 再行 将 P1 及 P2 的全量砝码位置予以吊环， 并 寻找到平衡位置 L2， 计算两个全量砝码平 均值， 也就是偏差量的计算 ： 而后再进行偏差应调整数量的计算 即 ： 在此公式之中 X 代表偏差的应调整 量， 代表悬挂系统质量， 代表机械天平 的最大称量， 代表天平在最大称量之时 的偏差值。 3.3 分度值调修 天平分度值的调修一般是指空度分 度值与全载分度值的调整， 这两项分度值 的接近程度主要由天平的横梁支撑点到 中心点之间的连线距离所决定。 在天平当 中的三刀位于同一水平线之中， 即为最理 想状态， 也便就是等感天平。 若 hm 超过 0 之时， 天命的全在分度值将会超过 空载分度值， 即表示天平处于离线状况。 反之则天平处于吃线状况。 依据规程标准的要求， 砝码在相邻近 两个周期当中的检定结果差值， 不应当超 出此砝码最高误差值的 1/3， 并采用均匀 分布来针对此分量值进行估算。 其中 10mg 标准砝码所能够允许的最大误差值即为 0.025mg。 即有 ： 因而，10mg 的标准砝码值不确定度 ， 相对应的自由度即为 ： 4 结语 在机械天平的日常使用中难免会存 在有一定的误差问题， 因此就必须要对其 进行相应的检定工作。 常见的误差类型主 要有环境问题误差、 不等臂性误差、 砝码 不精确误差等 ； 通过对以上问题的研究， 本文就针对性的提出了灵敏度调修、 不等 臂调修、 分度值调修等误差处理措施。 【参考文献】