天平的分類(lei)、準確(que)度級別及選用

壹(yi)、天平(ping)的分類(lei)

從(cong)天(tian)平的構造原(yuan)理(li)來(lai)分類(lei)，天平(ping)分為(wei)機(ji)械天平(杠(gang)桿(gan)天平(ping))和(he)電(dian)子(zi)天(tian)平兩大類(lei)。

機(ji)械天平是利用杠(gang)桿(gan)平衡(heng)原(yuan)理(li)測(ce)定(ding)物(wu)體(ti)質(zhi)量的測(ce)量(liang)儀器。可以(yi)分為(wei)等臂(bi)雙(shuang)盤(pan)天平(ping)和(he)不等(deng)臂(bi)單盤(pan)天平(ping)。雙盤(pan)天平(ping)還(hai)可分為(wei)擺(bai)動(dong)天(tian)平(ping)和(he)阻尼(ni)天(tian)平(ping)，普通(tong)標(biao)牌天(tian)平和(he)微分標(biao)牌天(tian)平(有光學讀數裝(zhuang)置，亦(yi)稱(cheng)為(wei)電(dian)光天(tian)平)。按加碼(ma)器(qi)加碼(ma)範(fan)圍(wei)，可分為(wei)部分機(ji)械加碼(ma)天(tian)平(ping)和(he)全(quan)部(bu)機(ji)械加碼(ma)天(tian)平(ping)。由(you)於(yu)雙(shuang)盤(pan)天平(ping)存(cun)在(zai)不等(deng)臂(bi)性(xing)誤(wu)差、空(kong)載(zai)和(he)實(shi)載(zai)靈敏(min)度不同(tong)等固有缺(que)點，逐漸(jian)被不等(deng)臂(bi)單盤(pan)天平(ping)代替(ti)。不等(deng)臂(bi)單盤(pan)天平(ping)采用(yong)全(quan)量(liang)機(ji)械減碼(ma)，克(ke)服(fu)了雙(shuang)盤(pan)天平(ping)的上述缺(que)點，操作(zuo)更(geng)為(wei)簡便。

電(dian)子(zi)天(tian)平是(shi)利用電(dian)磁(ci)力或(huo)電(dian)磁(ci)力矩(ju)補(bu)償原理(li)，實(shi)現被測(ce)物(wu)體(ti)在(zai)重(zhong)力場中的平衡(heng)，來(lai)獲得(de)物(wu)體(ti)質(zhi)量並采用(yong)數(shu)字指示(shi)裝(zhuang)置輸(shu)出結果的衡(heng)量(liang)儀器。電(dian)子(zi)天(tian)平是(shi)新(xin)壹(yi)代的天平(ping)，它(ta)稱(cheng)量(liang)速度快，顯示清晰，操作(zuo)簡便，靈(ling)敏(min)度高(gao)。而且具(ju)有自動(dong)檢(jian)測(ce)系(xi)統(tong)、質(zhi)量電(dian)信號輸出功能，且可(ke)與(yu)打印機(ji)、計算機(ji)聯(lian)用，在(zai)檢(jian)測(ce)實(shi)驗(yan)室的質(zhi)量保(bao)證中有著(zhe)不可(ke)替代的作(zuo)用(yong)，是(shi)先(xian)進的天平(ping)，已經得(de)到(dao)越(yue)來(lai)越(yue)廣泛(fan)的應用(yong)。

通(tong)常(chang)稱(cheng)為(wei)“分析(xi)天平(ping)"的天平(ping)是(shi)用於(yu)化學分析(xi)和(he)物(wu)質(zhi)精(jing)確衡(heng)量(liang)的高(gao)準確度(du)天(tian)平。這類(lei)天平(ping)的最小(xiao)分度(du)值都小(xiao)於(yu)最(zui)大秤(cheng)量(liang)的10^-5，屬(shu)於(yu)特種準確(que)度(du)級的電(dian)子(zi)天(tian)平(Ⅰ級)。分析(xi)天平(ping)可按衡(heng)量(liang)範(fan)圍(wei)和(he)最小(xiao)分度(du)值分為(wei)常(chang)量(liang)天平(衡(heng)量(liang)範(fan)圍(wei)和(he)最小(xiao)分度(du)值分別(bie)為100～200g和(he)0.01～1mg)、半(ban)微量天(tian)平(衡(heng)量(liang)範(fan)圍(wei)30～100g和(he)1～10g)、微量天(tian)平(3～30g和(he)0.1～1g)和(he)超微量天(tian)平(衡(heng)量(liang)範(fan)圍(wei)3～5g和(he)0.1g以下(xia))。

二(er)、天(tian)平的準確(que)度(du)級別

我國現行的國家計量檢(jian)定(ding)規(gui)程(cheng)JJG 98-2006《機(ji)械天平檢(jian)定(ding)規(gui)程(cheng)》按照(zhao)天(tian)平(ping)的計量性(xing)能要(yao)求(qiu)，將(jiang)天平的準確(que)度(du)級別分為(wei)特種準確(que)度(du)級(I級)和(he)高(gao)準確度(du)級(Ⅱ級)。JJG 1036-2008《電(dian)子(zi)天(tian)平檢(jian)定(ding)規(gui)程(cheng)》除了上述2級，還(hai)有中準確度級(Ⅲ級)和(he)普通(tong)準(zhun)確(que)度(du)級(Ⅲ級)。下面(mian)以電(dian)子(zi)天(tian)平為(wei)例介(jie)紹(shao)。

天(tian)平的分度(du)值在(zai)天平(ping)計量性(xing)能要(yao)求(qiu)上有如下(xia)定(ding)義。

實(shi)際分度(du)值(d)：指相(xiang)鄰兩個示(shi)值之差。即(ji)天(tian)平標(biao)尺壹(yi)個(ge)分度(du)對應的質(zhi)量。

檢(jian)定(ding)分度(du)值(e)：用於(yu)劃(hua)分天(tian)平級別與進行(xing)計量檢(jian)定(ding)的以質(zhi)量單位表(biao)示(shi)的值。對於(yu)無(wu)輔助裝(zhuang)置的天平(ping)，檢(jian)定(ding)標(biao)尺分度(du)值e等於(yu)實(shi)際標(biao)尺分度(du)值d。有輔助裝(zhuang)置的天平(ping)，如電(dian)子(zi)天(tian)平，檢(jian)定(ding)標(biao)尺分度(du)值e由生產廠根(gen)據(ju)檢(jian)定(ding)規(gui)程(cheng)的規(gui)則選定(ding)。它不像(xiang)d值不變(bian)，由下式規(gui)定(ding)：d≤e≤10d；在(zai)計量檢(jian)定(ding)中若(ruo)各(ge)項(xiang)參(can)數(shu)指標(biao)的最大示(shi)值誤(wu)差均(jun)不大於(yu)1d，可(ke)確(que)定(ding)e=d；有時(shi)還(hai)需根(gen)據(ju)具(ju)體情(qing)況(kuang)而(er)定(ding)，比如當d為0.2mg時(shi)，e=5d；d為0.5 mg時(shi)，e=2d。我們(men)把除了e=d以外(wai)的情況(kuang)都(dou)歸(gui)為(wei)e≠d，其(qi)中以e=10d最為常(chang)見(jian)。這就是(shi)必(bi)須(xu)根(gen)據(ju)檢(jian)定(ding)分度(du)值e來(lai)對電(dian)子(zi)天(tian)平進(jin)行(xing)等(deng)級劃(hua)分的原因(yin)。

檢(jian)定(ding)分度(du)數(n)：最大秤(cheng)量(liang)與(yu)檢(jian)定(ding)分度(du)值之比(bi)

n＝Max/e

上式是(shi)對於(yu)具(ju)有單壹量(liang)程(cheng)範(fan)圍(wei)的天平(ping)，在(zai)整個(ge)稱(cheng)量(liang)範(fan)圍(wei)內的最大秤(cheng)量(liang)所(suo)對應的檢(jian)定(ding)分度(du)數，是(shi)決定(ding)天平(ping)準確(que)度級別的指標(biao)。雙(shuang)量(liang)程(cheng)的天平(ping)另行(xing)規(gui)定(ding)。

例如：梅特勒(le)AE200電(dian)子(zi)天(tian)平，最(zui)大秤(cheng)量(liang)為(wei)200g，實(shi)際分度(du)值為0.1 mg，檢(jian)定(ding)分度(du)值為0=10d=1mg，檢(jian)定(ding)分度(du)數n=200/0.001=2×10⁵。按(an)表(biao)2-1的分級，屬特種準確(que)度(du)級。

天(tian)平(ping)按照(zhao)檢(jian)定(ding)分度(du)值e和(he)檢(jian)定(ding)分度(du)數n，劃(hua)分成(cheng)下列(lie)四(si)個準確(que)度(du)級別：

表(biao)2-1天平準(zhun)確(que)度(du)級別與e, n的關系(xi)

註(zhu)：在(zai)上表(biao)的最後(hou)壹(yi)列中，除e<1mg的①級天平外(wai)，其(qi)余(yu)用(yong)d代替(ti)e計算最(zui)小(xiao)秤(cheng)量(liang)。

三、如何(he)選用天(tian)平(ping)

天平(ping)的名稱(cheng)、規(gui)格不同(tong)，價格相(xiang)差很大。需(xu)要(yao)我們(men)在(zai)了解(jie)天平的技術參(can)數(shu)和(he)各(ge)類(lei)天(tian)平(ping)特點的基礎(chu)上，根(gen)據(ju)各(ge)分析(xi)項(xiang)目稱(cheng)樣(yang)量大小(xiao)及稱(cheng)量(liang)要求(qiu)的精(jing)度等(deng)來(lai)選用天(tian)平(ping)。各(ge)生產廠給出的電(dian)子(zi)天(tian)平的型(xing)號規(gui)格的參(can)數(shu)不盡相同(tong)，主要(yao)有(you)：名(ming)稱(cheng)、型(xing)號、稱(cheng)量(liang)範(fan)圍(wei)(單量程(cheng)或(huo)雙(shuang)量(liang)程(cheng))、分度(du)值(有的稱(cheng)可(ke)讀性(xing)精(jing)度)、重(zhong)復性(xing)、秤(cheng)盤(pan)直徑、工作(zuo)空(kong)間(jian)高(gao)度等。

1．最(zui)大秤(cheng)量(liang)

選擇電(dian)子(zi)天(tian)平還(hai)要看天(tian)平(ping)的量程(cheng)是否滿(man)足稱(cheng)量(liang)要求(qiu)，壹般(ban)取常(chang)用(yong)最大載(zai)荷(he)加上20％左右(you)的保險(xian)系(xi)數(shu)即(ji)可(ke)。量(liang)程(cheng)並非(fei)越(yue)大越(yue)好，因(yin)為同樣(yang)精(jing)度的天平(ping)，量(liang)程(cheng)越(yue)大，價格越(yue)貴。

2．準(zhun)確(que)度(du)級別的選擇

要(yao)根(gen)據(ju)檢(jian)定(ding)分度(du)值(e)來(lai)選擇符合(he)稱(cheng)量(liang)的精(jing)度要(yao)求(qiu)的天平(ping)，而(er)不是(shi)天平(ping)的分度(du)值(d )，對於(yu)機(ji)械天平，當某型(xing)號的天平(ping)檢(jian)定(ding)標(biao)尺分度(du)值。等於(yu)實(shi)際標(biao)尺分度(du)值d時(shi)，可以(yi)用分度(du)值；對於(yu)電(dian)子(zi)天(tian)平，比(bi)如壹(yi)臺實(shi)際標(biao)尺分度(du)值d為0.1mg，檢(jian)定(ding)標(biao)尺分度(du)值e為1mg的天平(ping)，就(jiu)不能(neng)滿(man)足化學分析(xi)中稱(cheng)量(liang)0.6g基準物(wu)，因(yin)為要求(qiu)稱(cheng)量(liang)精(jing)確至(zhi)0.1 mg。

3．單量程(cheng)或(huo)雙(shuang)量(liang)程(cheng)

雙量(liang)程(cheng)的電(dian)子(zi)天(tian)平例如奧(ao)豪(hao)斯EX125D，稱(cheng)量(liang)能力為120g/52g，最(zui)小(xiao)顯示值0.1mg/0.01mg，重(zhong)復性(xing)(標(biao)準(zhun)差);≤0.1 mg (120g量(liang)程(cheng))；≤0.02mg (52g量程(cheng))。可以滿(man)足不同(tong)稱(cheng)量(liang)精(jing)度的應用(yong)。

又(you)例如，稱(cheng)樣(yang)量5mg，要(yao)求(qiu)精(jing)確至(zhi)1％即0.05mg的稱(cheng)量(liang)，樣品加容器的質(zhi)量小(xiao)於(yu)1g，可(ke)以(yi)選用最(zui)大秤(cheng)量(liang)2g，檢(jian)定(ding)分度(du)值小(xiao)於(yu)0.05mg的半(ban)微量天(tian)平。

4．自動(dong)化程(cheng)度更高(gao)的電(dian)子(zi)天(tian)平

電(dian)子(zi)天(tian)平的發展(zhan)主(zhu)要體現在(zai)應用(yong)技術和(he)風險(xian)(稱(cheng)量(liang)的不確(que)定(ding)度)控(kong)制(zhi)能(neng)力的發展(zhan)，同(tong)樣的技術指標(biao)，由(you)於(yu)對稱(cheng)量(liang)風險控制(zhi)能(neng)力不同(tong)，可以(yi)在(zai)價格上相差好幾倍(bei)。根(gen)據(ju)需要(yao)，可以選用具(ju)有監視和(he)控制(zhi)天(tian)平準確度(du)功(gong)能(neng)的天平(ping)。天(tian)平違反(fan)限(xian)制(zhi)條(tiao)件，將(jiang)不會(hui)輸(shu)出數據(ju)的功能(neng)，這(zhe)些條(tiao)件為：樣(yang)品量(liang)小(xiao)於(yu)最(zui)小(xiao)秤(cheng)量(liang)、天(tian)平(ping)沒(mei)有(you)調整水(shui)平、天(tian)平需(xu)要(yao)校準(zhun)等(deng)。先(xian)進的電(dian)子(zi)天(tian)平具(ju)有全(quan)自動(dong)水(shui)平調(tiao)整、時(shi)間和(he)溫(wen)度觸(chu)發(fa)的自動(dong)校(xiao)準、自動(dong)的可重(zhong)復性(xing)測(ce)試(shi)、偏載誤(wu)差自動(dong)補(bu)償和(he)超高(gao)壓(ya)靜電(dian)消除功能等。