首页 理论教育 水环境监测实用手册:天平的检定与误差分析

水环境监测实用手册:天平的检定与误差分析

时间:2023-11-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:若重心高于中刀刃,则天平失去稳定平衡状态而无法计量。分度值就是使天平的平衡位置在标牌上产生一个分度变化所需要的重量值。正确性好的天平,横梁两臂的长度之差应符合一定要求。因此规定此误差以天平在最大载荷时由臂长不等引起的误差的量值表示。它表明天平衡量结果的可靠程度。如果天平的示值变动性大于该天平的分度值,显然天平的灵敏度就失去了意义。

水环境监测实用手册:天平的检定与误差分析

(一)天平的计量性能指标

天平的计量性能包括稳定性、灵敏性、正确性和示值变动性4项。

1.稳定性

天平的稳定性是指平衡中天平横梁在受到扰动离开平衡位置后,仍能自动恢复原来平衡位置的能力。它是天平计量的先决条件。保证天平横梁及承重系统的稳定平衡状态的必要条件,是该系统的重心必须处在中刀刃(支点)的下方。重心与支点的距离愈大,天平愈稳定。若重心高于中刀刃,则天平失去稳定平衡状态而无法计量。天平的稳定性与灵敏性和示值变动性之间有密切关系:重心位置愈高,天平愈灵敏,但也愈不稳定,示值变动性也就较大。因此,在一架调校好的天平中,只是这些相互矛盾的因素在一定条件下达到相对的统一。

2.灵敏性

天平的灵敏性(或称灵敏度)是指天平能够“觉察出”两盘中重物重量之差的能力。天平的灵敏度可以指针的线位移或角位移与引起此位移的被测量的变动量之比表示,其数学式为:

式中 E——天平的灵敏度;

n——指针偏移的分度数;

λ——读数标牌每一分度的宽度,mm;

r——测定灵敏度用的小砝码,mg;

a——横梁偏转的角位移,(°)。

一般使用中,经常利用“分度值”这个概念。分度值就是使天平的平衡位置在标牌上产生一个分度变化所需要的重量值。这就是通常所指的“感量”。对于同一台天平,分度值与灵敏度互为倒数关系,即:

式中 S——天平标牌的分度值或感量。

灵敏度的单位:在线位移中以mm/mg表示;在角位移中以(°)/mg表示。分度值的单位以mg/分度表示。

3.正确性

天平的正确性是指横梁两臂长具有正确固定的比例关系而言,对于等臂天平来说,正确性通常用不等臂性来说明。正确性好的天平,横梁两臂的长度之差应符合一定要求。由不等臂性引起的误差是系统误差而且与被测量物体的重量成正比。因此规定此误差以天平在最大载荷时由臂长不等引起的误差的量值表示。在精密衡量中,一般可用交换法或替代法清除衡量结果中的这一误差。

4.示值变动性

天平的示值变动性是指天平在载荷不变情况下,多次开关天平平衡点变化的情况。它表明天平衡量结果的可靠程度。如果天平的示值变动性大于该天平的分度值,显然天平的灵敏度就失去了意义。天平元件的质量和所处的调整状态是产生变动性的内在因素,但是环境温度、气流、震动等外界因素对它也有影响。

各级天平的计量性能指标见表5-3。(www.xing528.com)

表5-3 各级天平计量性能指标(分度)

注 1.具有阻尼器微分标尺和数字标尺天平的分度值误差,以微分标尺或数字标尺的零位至正式分度末位时的摆幅计,当单向微分标尺和数字标尺的分度数大于100分度时,则应测定均匀分布在该标尺的5个点,其误差:空秤时为±1分度;全称量时,在标尺1/2及其以内的各测点为±1分度,大于标尺1/2时为分度。对于双盘标准天平,微分标尺和数字标尺应为双向。但使用中的双盘标准天平,微分标尺允许用单向。
2.普通标尺天平的分度值误差,以最大实际分度值计,普通标尺天平的实际分度值不得大于其标称分度值。
3.分度值不大于0.001mg的天平,其游码标尺秤量误差不大于2分度。
4.安设微读机构的天平,若示值变动性不大于该机构的1分度,并且其余计量性能也符合与此机构分度值的相应比例关系时,天平的精度可按微读机构的分度值计算。

(二)天平计量性能的检定

天平的正式检定应按JJG 98—90《非自动天平检定规程》进行。对于实验室中天平计量性能的检定,可以适当简化,操作步骤简述见表5-4。

表5-4 天平计量性能检查记录

(1)无载荷的空天平平衡位置的调整和测定。测得平衡位置L1,在以后的各项测定中不得再作调整。

(2)空称灵敏度测定。在左盘加小砝码r,对于微分标牌天平,r应相等于微分标牌正式读数的最大值,对于普通标牌天平,r应相当于必须能改变平衡位置不少于3个分度的量值的砝码,测得平衡位置为L2

(3)测定天平的不等臂性误差。取下砝码r,把相当于天平最大称量的一对砝码P1和P2分别放在两盘中心(这一对砝码最好是经过调校的等量砝码),半开启天平,若天平不平衡,即关住天平,在较轻的一盘中加适当的重物使其平衡,测定天平的平衡位置L3

(4)测定空天平平衡位置。取下砝码P1和P2(包括加上去的平衡重物),测得空天平平衡位置L4

(5)交换砝码P1和P2位置(包括加上去的平衡重物),继续测定天平的不等臂性误差。若天平不平衡,在较轻的盘中加标准小砝码直至天平平衡,测得平衡位置L5

(6)测定天平载重时的灵敏度。两盘中的砝码保持不动,将小砝码r加在左盘,开动天平,测得平衡位置L6

(7)测定空天平平衡点。取下盘中全部砝码,测得空天平平衡位置L7。至此,检查操作完毕。

灵敏度计算:

测定不等臂性误差时,若小砝码K加于左盘,公式中K/2SP前为正号,表示右臂较长;当K加于右盘时,则在K/2SP前为负号,即左臂较长;如在交换砝码后不需要添加小砝码K,若公式括号里的差数为正数时,即表示右臂较长;如括号里的差数为负数时,则表示左臂较长。以上规定是指标牌的零点位于右面或零点位于中间而左“+”右“-”指针向下的天平。如果零点在中间或在左面而右“+”左“-”,那么当括号中的差数为正数时,就表示左臂较长,而括号前改用负号。

天平的示值变动性(Δ0):

Δ0=L0(最大)-L0(最小)

式中 L0——空天平的各次平衡位置。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈