電光分析天平示值變動性的原因及排除

摘 要：天平的四大計量性能中，示值變動性是一個突出的矛盾。引起示值變動性的原因很復雜，大體上可分為結構原因和環境條件兩種。正確判斷示值變動性的起因并加以排除，要求有比較豐富的經驗。修理天平時，應該抓住并全力解決這個主要矛盾。文章將討論由結構引起示值變動性的原因及其排除方法。

關鍵詞：電光分析；天平示值；變動

1 零、部件松動

1.1 橫梁上最常見的松動零件有平衡鉈、重心鉈和微分標牌以及它們上面的各螺釘等。

1.2 托翼前后竄動，或托翼上的支力銷以及托翼定位螺釘或定位銷松動。

1.3 立柱或阻尼器架的固定螺釘松動。

1.4 4、橫梁上的刀子，承重板上的刀承，以及附在它上面的瑪瑙定位錐孔、槽珠、平珠，十字頭上的支撐螺釘，土字頭上的中刀承等，一般都是用粘合劑粘在相應的位置上。因時間過久，粘合劑失效，或當初就未粘牢而發生松動，造成較大的示值變動性。

1.5 水平調整腳與螺母配合過松

1.6 投影屏底座的固定螺釘松動，在外界條件影響下，使投影屏座的相對位置經常處在變動之中，造成天平零點的變動，只要擰緊固定螺釘即可。

2 零件擦靠

天平零件有擦靠時，輕者使天平產生示值變動性，重者可造成天平無法使用。擦靠部位只有通過細心觀察才能發現。

3 零件安裝不正確

3.1 刀子安裝不正確

3.1.1 中刀角平分線與橫梁縱軸不平行，即刀子向一邊傾斜，在它與中刀承接觸時，刀刃兩側與刀承之間的夾角不相等。所以橫梁在擺動時，刀刃兩邊的摩擦力不相等。這種情況除造成偏感以外，也能引起天平示值變動性。產生的原因不外是刀子沒有正確地粘合在中刀盒內，或中刀盒沒有正確地固定在橫梁上。

檢查和修理方法：用雙手水平托住橫梁，使指針向下，用眼睛觀測中刀端面刃角的角平分線是否豎直向下。若發現中刀傾斜，應根據造成的原因進行矯正，即移動中刀盒或者重新安裝中刀，使之處在正確位置。

3.1.2 中刀刃線與橫梁平面不垂直，表現為中刀刃線不水平，一端高，一端低；或者中刀刃線一端偏左，一端偏右。

判斷方法：

目測法：先將橫梁水平托起，從一端順著橫梁平面觀察，判斷中刀刃線是否垂直于橫梁平面。然后把橫梁平放，使中刀刃線處于鉛垂方向，用眼對正中刀刃線，觀察中刀刃線是否與橫梁底棱垂直。

調整方法：重新安裝中刀或中刀盒。

3.1.3 邊刀的角平分線與橫梁縱軸不平行，刀子向內或向外傾斜。造成的原因是：邊刀在刀盒內的粘合位置不正確，或邊刀盒在橫梁上的固定位置不正確。

可用目測法進行判斷。調整方法是重新安裝邊刀或邊刀盒。

3.1.4 三刀刃互相不平行。三刀刃互不平行時，能產生較大的示值變動性，而且隨著載荷的增大，示值變動性也跟著增大。

檢查方法：可用一對等重的專用吊角器（又名壓角器），來檢查刀刃的平行性。檢查時，先把兩個吊角器分放在兩秤盤上，開啟天平，測定天平的平衡位置L0。然后關閉天平，將一邊秤盤內的吊角器掛到同一邊（假設是右邊）吊耳的前部。開啟天平，若此時右邊顯示過輕（相對于L0而言），說明右邊刀刃各中刀刃之間的距離前后不等，即前端距離小于后端（此種情況俗稱前角小于后角）。然后關閉天平，把這個吊角器取下放回右秤盤上，把左盤內的吊角器掛到左吊耳的前部。開啟天平，若左邊顯示過重，證明左邊刀刃與中刀刃之間的距離前后不等，即前端距離大于后端。這種方法稱為吊角法。

用上述方法檢查三刀刃平行性時，若將吊角器放在任何一邊吊耳的前部和后部，測得的平衡位置都與初始平衡位置L0相同或很接近，說明三刀刃互相平行或接近平行。

3.1.5 三刀刃不在同一平面內。其表現為：

①三刀刃均垂直于橫梁平面，但處在離線或吃線狀態；②三刀刃中，有一個或兩個刀刃不水平，或者三刀刃均不水平，且與水平面的交角各不相等。

第一種情況，主要影響天平分度值的穩定性，使分度值隨天平載荷的改變而變化。第二種情況主要影響天平的示值變動性。

檢查三刀刃的平面性之前，應先用中刀卡檢查中刀刃與橫梁平面的垂直性，否則可能出現這樣情況：三刀刃雖然處在同一平面內，但與橫梁平面不垂直，這時若用平面卡板進行檢查，三刀刃亦能與三塊瑪瑙平面全線接觸。但應注意這種情況角然會使天平產生示值變動性。

三刀刃平面性的檢查方法：

a. 目測法：取下橫梁，把橫梁水平托起，使橫梁的一端對著眼睛，以中刀刃為準，首先觀察其他兩刀刃是否有一頭高一頭低的現象，其次觀察三刀刃是否在同一平面內。這個方法粗略，誤差較大。

b. 瑪瑙角尺檢查法：瑪瑙角尺是由兩塊規格一樣的瑪瑙角尺組合而成，中間用一個定位套固緊，可以伸長，也可以縮短，以適應不同規格的天平。

經過調整后，三個刀刃達到了與橫梁平面相垂直，但不一定共面，此時可能處于離線或吃線狀態，往往需要通過升降邊刀才能使三刀刃處在同一平面內。

c. 平面卡板檢查法：它還可以用來檢查三刀刃的不水平度。

3.2 中刀承不水平

中刀承不水平，特別是當中刀承左、右兩邊一高一低時，橫梁在擺動中將沿斜面方向下滑，橫梁的擺動的角度較大時，下滑現象更明顯，使刀刃與刀承的接觸狀態不斷改變，從而使天平產生變動性。

判斷方法：

a. 用千分表進行測量：在千分表座上，安上千分表，將表座置于天平底板上，讓千分表的測頭與中刀承接觸。然后移動表座，測定中刀承前、后、左、右各點的示值。若讀數不一樣，說明中刀承不水平。

b. 用中刀承水準器進行檢查：先調好天平底板水平，將中刀承水準器放在中刀承上，看氣泡是否居于圓圈中央，如不在中央，說明中刀承不水平。

修理方法：重新安裝中刀承。安裝衣，應先檢查立柱是否與底板垂直，若不垂直，應進行調整。

判斷方法：取下吊耳，以吊耳承重板底面為標準參考面，看刀承是否與吊耳承重板底面一樣平，或者刀承各棱邊相對于承重板凸出或凸進的高度是否本致，若不一致，則不水平。若刀承是凸起的，也可以用卡尺進行測量。

解決辦法：重新安裝邊刀承

3.3 吊耳傾側

3.4 翼子板松緊不適宜

判斷及調整方法：取下秤盤、吊耳和橫梁，除下翼子板的壓翼彈簧。用手捏著翼子板，繞著定位螺釘上下運動，運動應自如，沒有大的阻力感。若感覺阻力大，應將定位螺釘的螺母擰松，將螺釘擰出到合適為止，再將螺母固緊；若感覺太松，則應將定位螺釘擰進一些。調好后，將上壓翼彈簧即可。

3.5 翼子板壓翼彈簧兩邊壓力不等

由于壓翼彈簧兩邊的角度不同，或兩邊長短不一，使兩邊翼子板所受的壓力不等，造成它們在上下運動中不同步，致使開啟和關閉天平時，橫梁放松和制動不平穩，從而嚴重改變刀與刀承的接觸狀態，造成示值變動。判斷及調修方法：取下秤盤、吊耳和橫梁，用一個手指鉤住一邊的翼子板，使之上下運動。然后用同樣方法試另一邊。憑手的感覺，判斷兩邊翼子板的力是否一樣，若不一樣，可改變壓翼彈簧兩邊的角度或長度來解決。檢查前，應先把翼子板本身的定位螺釘調整到松緊適度，否則沒有意義。

3.6 升降拉桿拉得太緊，使托翼不水平，造成的橫梁在支力銷上定位不正確。應擰松升降拉桿與連接桿螺釘處的定位螺母，反時針方向轉動連接桿螺釘（必須轉動180度或360度），至合適后，固緊定位螺母。轉動連接桿螺釘之前，應將開關軸向外拉出一段距離，使偏心軸退出軸孔，否則連接桿螺釘無法轉動。

4 零、部件有缺陷

4.1 刀刃有缺陷

4.1.1 刀刃不鋒利。天平由于長期使用，刀刃受磨損變鈍，或者因類磨刀技術不佳，刀刃圓弧半徑過大，致使刀刃與刀承接觸面積加大，摩阻增加，導致示值變動性加大。檢查方法：在倍數較高的放大鏡下進行觀察，若刀刃呈現為一條白帶，說明刀刃是鈍的。

4.1.2 刀刃崩缺。因為碰撞，使刀刃崩裂，形成缺口。有缺口和毛刺的刀刃與刀承的接觸狀態十分復雜。而且在天平擺動過程中，接觸狀態不斷變化，從而產生示值變動性。

檢查方法：

（1）用小手指的指甲沿刀刃線輕輕滑動，若有碰甲感覺，說明刀刃有崩缺；（2）在放大鏡下進行觀察，看刀刃有無缺損；（3）開啟天平，用燈光在一側照射，觀察刀子與刀承接觸部分有無透光點，借以判斷刀刃的缺損狀態。（4）刀刃不直，中間凸起或凹陷。

檢查方法：開啟天平，用燈光在一側照射，觀察刀子與刀承的接觸部位。若一頭或兩頭透光或者中間透光，說明刀刃不平，特別是兩頭透光的刀，問題更嚴重。對于具有上述缺陷的刀口，應退下修磨或更換新刀。

（1）刀承有缺陷

用放大鏡觀察刀承工作面，若有明顯的劃痕或斷裂，應更換新刀承。

（2）定位錐孔破裂

檢查時，用大頭針沿著錐形凹窩的各個方向輕輕劃動，若有碰針感覺，說明此定位錐孔已破裂，不能再用。

（3）吊耳的十字頭支撐螺釘損壞

5 其他因素

5.1 關閉天平后刀刃與承之間沒有間隙，仍保持接觸狀態。這樣在秤盤內加減載荷時，刀刃與刀承間的接觸力發生改變，也使接觸狀態改變，從而使天平產生示值變動性。調修辦法：升高支持橫梁與吊耳的支力銷，使刀與刀承間保持一定的間隙。注意間隙不要太大，如果間隙太大，制動（或開啟）時，會使刀與刀承相對行程加大，從而難以保證良好的重復性，同樣會造成示值變動性加大。

5.2 跳針、帶針、回徑及橫梁自落等毛病，都會使天平產生示值變動性。

5.3 外框的前門和側門密合性不良或不靈活。天平的前門一般設有止動裝置，利用彈簧片、重錘、平卷簧片或壓縮彈簧等各種不同結構所產生的力，直接或間接控制前門開啟位置的高低。如果這些裝置產生的力過小，前門開啟后，不能停留在任意位置上，而要自動下落，與底板產生撞擊。若這些裝置產生的力過大，在開啟前門時，會造成前門自動加還上升，因而產生沖擊；而關閉前門時，由于門下端不能與底板密合，氣流就會影響天平的正常擺動。如果外框變殂，則側門開關滯澀，也會使天平受到震動，上述這些都能造成天平較大的示值變動性。所以應根據不同的情況，采取相應措施予以解決。如果是前門太松，可試用一種簡便的方法，即在它兩邊凹槽內涂上一層增陰劑（酒精加松香的溶液），太緊時，在凹槽內擦上石蠟。

5.4 投影屏座上的縱軸桿上的彈簧彈力不夠，或橫軸桿上析彈簧彈力太大，在兩個彈力不平衡的作用下，投影屏產生位移，造成零點變動。遇到這種情況應該更換合適的彈簧，或將彈力大的彈簧稍微剪短一些，也可在彈力小的彈簧端部加上墊片。

5.5 托盤高底位置失調。如果托盤托起秤盤過高，關閉天平時，秤盤和盤梁會向一邊傾斜。再開啟天平時，秤盤、陰尼器內筒和吊耳產生晃動，造成天平變動。修理方法：將托盤高度調整適宜。

總的說來，造成天平示值變動性的原因很多。在檢修一臺天平前，應先排除環境因素，以免把因環境不好造成的示值變動性，誤認為是結構造成的，因此首先要求有一個適宜的環境條件。其次，在動手調修之前，一定要仔細觀察天平的各種表現。在這個“診斷”過程中，需要對各種現象進行分析、判斷、并得出結論。在還未確切肯定產生毛病的原因之前，切不可輕易動手，以免增加新的問題。

根據示值變動性出現的規律和具體表現，大致可以從以下幾方面去查找原因：

（1）有規律的示值變動性，如零點始終向一個方向移動。產生的原因主要是橫梁在制動中不水平（翼板一高一低，或者翼子板高低一致，而支持橫梁的支力銷和橫檔柱子座上的高低螺釘的高度不合適），或者中刀承或邊刀承不水平。

（2）不大的無規律的示值變動性，多是由三刀刃的平行性或平面性不好，刀刃和刀承加工質量不好所引起。

（3）示值變動性時大時小，主要是由于零、部件松動，兩邊翼子板松緊不致，或有輕微的擦靠等造成的。