電子天平檢定砝碼

1  實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/span>

1)了解電子天平的工作原理。

2)熟悉利用電子天平檢定砝碼。

2  實(shí)驗(yàn)儀器及材料

梅特勒-托利多EL、AL系列電子天平，標(biāo)準(zhǔn)砝碼，被檢砝碼及溫濕度計(jì)和氣壓計(jì)等設(shè)備。

3  檢定內(nèi)容

3.1  檢定室環(huán)境條件及設(shè)備

1）砝碼的檢定應(yīng)在穩(wěn)定的環(huán)境狀況下，砝碼的溫度接近室溫。砝碼和衡量儀器之間的溫度差值要盡量的小。實(shí)驗(yàn)室的溫度變化量也有要求（具體各準(zhǔn)確度等級砝碼的環(huán)境狀況見“宣貫教材"P37）。其中，濕度的上限是很重要的。

2）檢定實(shí)驗(yàn)室不允許有容易察覺的振動和氣流，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離振源和磁源。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的天平和砝碼應(yīng)避免陽光直接照射。

3）當(dāng)空氣密度相對于1.2kg/m3變化過10%，被檢砝碼的計(jì)算應(yīng)采用真空質(zhì)量值，折算質(zhì)量值有真空質(zhì)量值計(jì)算而來。

4）檢定砝碼時(shí)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)需配備相應(yīng)準(zhǔn)確度的溫度計(jì)、濕度計(jì)和壓力計(jì)，以測量實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣密度。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配備氣象參數(shù)測量設(shè)備的準(zhǔn)確度參見“宣貫教材"P39。

3.2  檢定前的準(zhǔn)備

1）調(diào)整電子天平后端兩個(gè)底腳高度，通過觀察水平泡，將天平調(diào)整到水平位置。

 2）接通電源，天平預(yù)熱，達(dá)到平衡、穩(wěn)定；

 3）行次預(yù)加載。

3.3  檢定項(xiàng)目

 主要根據(jù)砝碼的準(zhǔn)確度等級和檢定、后續(xù)檢定等不同階段根據(jù)標(biāo)選擇檢定項(xiàng)目。JJG 99-2006中的主要檢定項(xiàng)目有：密度（或體積）、表面粗糙度、磁化率、*磁性、折算質(zhì)量等，本實(shí)驗(yàn)只對折算質(zhì)量行檢定。

4  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟

實(shí)驗(yàn)采用目前計(jì)量部門及科研院所廣泛應(yīng)用的梅特勒-托利多電子天平行砝碼檢定。

4.1  調(diào)節(jié)水平

在使用前須查看水平泡是否在黑圈內(nèi)，如不在黑圈內(nèi)請使用水平調(diào)節(jié)腳調(diào)整是水平泡至中央位置，每次將天平放置到新位置或不慎使天平位置發(fā)生改變是，都應(yīng)該調(diào)整水平。

4.2  預(yù)  熱

1）電子天平使用前必須檢查供電電源電壓是否與電子天平所需電源電壓相符；

2）讓秤盤空載并點(diǎn)擊《on》鍵，天平行顯示自檢（顯示屏上的所有字段短時(shí)點(diǎn)亮），當(dāng)天平回時(shí)，天平開機(jī)完成。為了獲得準(zhǔn)確的稱量結(jié)果，在使用前應(yīng)通電預(yù)熱以達(dá)到工作溫度（d=0.0001g 60分鐘，d=0.001g 30分鐘）。

4.3  電子天平的選擇原則

衡量儀器的計(jì)量特性在行測量之前要已知。如果被檢砝碼行空氣浮力修正，則其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（即重復(fù)性、靈敏度、分辨力、偏載等的合成）應(yīng)不得過被檢砝碼質(zhì)量zui允許誤差值的六分之；如果被檢砝碼不行空氣浮力修正，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度不得過被檢砝碼質(zhì)量zui允許誤差值的九分之。（JJG 99-2006）

由于實(shí)驗(yàn)分別采用單次替代法“ABA"和雙次替代法“ABBA"對砝碼的折算質(zhì)量行，兩種方法中涉及電子天平的不確定度其實(shí)都只是重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，故本實(shí)驗(yàn)對于靈敏度、分辨率、線性、偏載等可以不予考慮，只考慮重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。需要考慮時(shí)，請參照文獻(xiàn)[3]的附錄3中的1.1和1.4。

4.4  選擇被檢砝碼

1）根據(jù)4.3的原則，由實(shí)驗(yàn)所用電子天平的重復(fù)性（標(biāo)準(zhǔn)方差）計(jì)算出被檢砝碼質(zhì)量zui允許誤差（被檢砝碼不做空氣浮力修正）。

2）結(jié)合所用電子天平的量程和下表選擇合適的被檢砝碼。

表2.1 砝碼zui允許誤差值（|MPE|，以mg為單位）

由于原標(biāo)準(zhǔn)JJG 99-1990與JJG 99-2006 的砝碼等級劃分有所不同，這里忽略磁化等其它因素的影響，視原等砝碼為E2等級砝碼（實(shí)驗(yàn)時(shí)不要選用等砝碼為被檢砝碼，因?yàn)榈软来a（E2）為現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室zui高等級的砝碼，對標(biāo)準(zhǔn)砝碼的選擇不利），視原二等砝碼為F1等級砝碼，如果天平的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)方差不能滿足小于砝碼（相應(yīng)等級）zui允許誤差值的九分之的要求，則將被檢砝碼降級處理，直到滿足要求。

4.5  選擇標(biāo)準(zhǔn)砝碼

標(biāo)準(zhǔn)砝碼至少應(yīng)比被檢砝碼高準(zhǔn)確度等級，其質(zhì)量擴(kuò)展不確定度應(yīng)不于被檢砝碼質(zhì)量zui允許誤差的九分之。（JJG 99-2006）

如果在量值傳遞過程中，標(biāo)準(zhǔn)砝碼僅采用其質(zhì)量標(biāo)稱值，則擴(kuò)展不確定度的半寬等于它的zui允許誤差的值，且為矩形分布，此時(shí)的上等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼的擴(kuò)展不確定度不滿足相鄰下等級被檢砝碼擴(kuò)展不確定度極限值的1/3，則不能鄰等級傳遞，必須隔等級方能傳遞質(zhì)量量值。（砝碼—宣貫教材）

1）這里假定標(biāo)準(zhǔn)砝碼符合以上條件，直接使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量標(biāo)稱值。關(guān)于準(zhǔn)確用擴(kuò)展不確定度的計(jì)算及由擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度選擇標(biāo)準(zhǔn)砝碼的方法參見（JJG 99-2006 附錄C）

4.6  折算質(zhì)量的檢定

4.6.1 雙次替代法（ABBA循環(huán)）測量被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼間的折算質(zhì)量差值

1）根據(jù)下表選擇循環(huán)的次數(shù)。

表2.2 測量zui少循環(huán)次數(shù)

2）電子天平預(yù)熱預(yù)載完畢，將標(biāo)準(zhǔn)砝碼輕放在秤盤中央，取砝碼必須用鑷子夾取，或帶手套操作，以免砝碼被粘污影響稱量結(jié)果。

3）關(guān)嚴(yán)風(fēng)罩玻璃門。

4）等顯示屏上數(shù)字穩(wěn)定并且顯示屏左邊的“〇"消失，達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間（天平使用手冊）即可讀取稱量結(jié)果。記錄稱量結(jié)果，并將結(jié)果填入表2.3。

5）稱量結(jié)束后，打開風(fēng)罩玻璃門，取出標(biāo)準(zhǔn)砝碼（用鑷子或帶手套操作）。

6）打開風(fēng)罩，將被檢砝碼輕放在秤盤中央，取砝碼必須用鑷子夾取，或帶手套操作，以免砝碼被粘污影響稱量結(jié)果。重復(fù)3-5的操作記錄*次被檢砝碼讀數(shù)。

8）重復(fù)步驟6，記錄二次被檢砝碼讀數(shù)。

9）重復(fù)2至5步驟，記錄二次標(biāo)準(zhǔn)砝碼的讀數(shù)稱量完畢取出被檢砝碼，關(guān)嚴(yán)風(fēng)罩玻璃門，求出被檢砝碼質(zhì)量。

注意：各次測量的時(shí)間間隔應(yīng)致相同。

10）按下式計(jì)算。

式中，為電子天平的指示差值；I為天平示值；t為被檢砝碼的下角標(biāo)；r為標(biāo)準(zhǔn)砝碼的下角標(biāo)；i為砝碼檢定的序列，如只檢定個(gè)砝碼則i=1，兩個(gè)砝碼i=2。

      表2.3 雙次替代法折算質(zhì)量原始記錄表

  檢定環(huán)境溫度：           相對濕度：              氣壓力：

4.6.2 單次替代法（ABA循環(huán)）測量被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼間的折算質(zhì)量差值

操作過程與雙次替代法類似，請參照4.6.1。數(shù)據(jù)記錄于表2.4。

表2.4 單次替代法折算質(zhì)量原始記錄表

  檢定環(huán)境溫度：           相對濕度：              氣壓力：

5  實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)及預(yù)習(xí)要求

1）天平應(yīng)放置于穩(wěn)定的工作臺上避免震動、氣流及陽光的照射；

2）天平使用時(shí)動作要輕緩，稱量是勿將手壓在工作臺上；

3）勿向秤盤上加載過其量程范圍的物體以免損壞天平。不能用手壓秤盤或沖擊秤盤。

6  實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1）數(shù)據(jù)處理

2）實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容

⑴實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/span>

⑵數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

⑶思考題

①什么是電子天平的內(nèi)校準(zhǔn)?    

②使用電子天平時(shí)，如何消除重力加速度對稱量結(jié)果的影響? 

⑷討論

7  參考文獻(xiàn)

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