天平的分类,准确度级别及选用
来源/作者:中国优德游戏app官网优德游戏app官网网  日期:2018-04-09

一,天平的分类

从天平的构造原理来分类,天平分为机械天平(杠杆天平)和电子天平两大类。

机械天平是利用杠杆平衡原理测定物体质量的测量仪器。可以分为等臂双盘天平和不等臂单盘天平。双盘天平还可分为摆动天平和阻尼天平,普通标牌天平和微分标牌天平(有光学读数装置,亦称为电光天平)。按加码器加码范围,可分为部分机械加码天平和全部机械加码天平。由于双盘天平存在不等臂性误差,空载和实载灵敏度不同等固有缺点,逐渐被不等臂单盘天平代替。不等臂单盘天平采用全量机械减码,克服了双盘天平的上述缺点,操作更为简便。

电子天平是利用电磁力或电磁力矩补偿原理,实现被测物体在重力场中的平衡,来获得物体质量并采用数字指示装置输出结果的衡量仪器。电子天平是新一代的天平,它称量速度快,显示清晰,操作简便,灵敏度高。而且具有自动检测系统,质量电信号输出功能,且可与打印机,计算机联用,在检测实验室的质量保证中有着不可替代的作用,是最先进的天平,已经得到越来越广泛的应用。

通常称为“分析天平”的天平是用于化学分析和优德游戏app官网精确衡量的高准确度天平。这类天平的最小分度值都小于最大秤量的10-5,属于特种准确度级的电子天平(Ⅰ级)。分析天平可按衡量范围和最小分度值分为常量天平(衡量范围和最小分度值分别为100~200g和0.01~1mg),半微量天平(衡量范围30~100g和1~10g),微量天平(3~30g和0.1~1g)和超微量天平(衡量范围3~5g和0.1g以下)。

二,天平的准确度级别

我国现行的国家计量检定规程JJG 98-2006《机械天平检定规程》按照天平的计量性能要求,将天平的准确度级别分为特种准确度级(I级)和高准确度级(Ⅱ级)。JJG 1036-2008《电子天平检定规程》除了上述2级,还有中准确度级(Ⅲ级)和普通准确度级(Ⅲ级)。下面以电子天平为例介绍。

天平的分度值在天平计量性能要求上有如下定义。

实际分度值(d):指相邻两个示值之差。即天平标尺一个分度对应的质量。

检定分度值(e):用于划分天平级别与进行计量检定的以质量单位表示的值。对于无辅助装置的天平,检定标尺分度值e等于实际标尺分度值d。有辅助装置的天平,如电子天平,检定标尺分度值e由生产厂根据检定规程的规则选定。它不像d值不变,由下式规定:d≤e≤10d;在计量检定中若各项参数指标的最大示值误差均不大于1d,可确定e=d;有时还需根据具体情况而定,比如当d为0.2mg时,e=5d;d为0.5 mg时,e=2d。我们把除了e=d以外的情况都归为e≠d,其中以e=10d最为常见。这就是必须根据检定分度值e来对电子天平进行等级划分的原因。

检定分度数(n):最大秤量与检定分度值之比

n=Max/e

上式是对于具有单一量程范围的天平,在整个称量范围内的最大秤量所对应的检定分度数,是决定天平准确度级别的指标。双量程的天平另行规定。

例如:梅特勒AE200电子天平,最大秤量为200g,实际分度值为0.1 mg,检定分度值为0=10d=1mg,检定分度数n=200/0.001=2×105。按表2-1的分级,属特种准确度级。

天平按照检定分度值e和检定分度数n,划分成下列四个准确度级别:

表2-1天平准确度级别与e, n的关系

注:在上表的最后一列中,除e<1mg的①级天平外,其余用d代替e计算最小秤量。

三,如何选用天平

天平的名称,规格不同,价格相差很大。需要我们在了解天平的技术参数和各类天平特点的基础上,根据各分析项目称样量大小及称量要求的精度等来选用天平。各生产厂给出的电子天平的型号规格的参数不尽相同,主要有:名称,型号,称量范围(单量程或双量程),分度值(有的称可读性精度),重复性,秤盘直径,工作空间高度等。

1.最大秤量

选择电子天平还要看天平的量程是否满足称量要求,一般取常用最大载荷加上20%左右的保险系数即可。量程并非越大越好,因为同样精度的天平,量程越大,价格越贵。

2.准确度级别的选择

要根据检定分度值(e)来选择符合称量的精度要求的天平,而不是天平的分度值(d ),对于机械天平,当某型号的天平检定标尺分度值。等于实际标尺分度值d时,可以用分度值;对于电子天平,比如一台实际标尺分度值d为0.1mg,检定标尺分度值e为1mg的天平,就不能满足化学分析中称量0.6g基准物,因为要求称量精确至0.1 mg。

3.单量程或双量程

双量程的电子天平例如岛津AUW120D电子分析天平,称量能力为120g/42g,最小显示值0.1mg/0.01mg,重现性(优德游戏app官网偏差σ);≤0.1 mg (120g量程);≤0.02mg (42g量程)。可以满足不同称量精度的应用。

又例如,称样量5mg,要求精确至1%即0.05mg的称量,样品加容器的质量小于1g,可以选用最大秤量2g,检定分度值小于0.05mg的半微量天平。

4.自动化程度更高的电子天平

电子天平的发展主要体现在应用技术和风险(称量的不确定度)控制能力的发展,同样的技术指标,由于对称量风险控制能力不同,可以在价格上相差好几倍。根据需要,可以选用具有监视和控制天平准确度功能的天平。天平违反限制条件,将不会输出数据的功能,这些条件为:样品量小于最小秤量,天平没有调整水平,天平需要校准等。最先进的电子天平具有全自动水平调整,时间和温度触发的自动校准,自动的可重复性测试,偏载误差自动补偿和超高压静电消除功能等。

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