砝碼的磁性檢測(cè)與分析

杜麗雯

【摘要】 砝碼的磁性會(huì)對(duì)其稱量結(jié)果產(chǎn)生重要的影響，本文通過測(cè)量砝碼的磁性及其對(duì)測(cè)量結(jié)果，分析砝碼的磁化率與測(cè)量結(jié)果之間的關(guān)系，進(jìn)而控制由于砝碼磁化率引起的測(cè)量誤差，增加測(cè)量的精準(zhǔn)度。

【關(guān)鍵詞】 砝碼 磁性 檢測(cè) 分析隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)測(cè)量的精準(zhǔn)度的要求越來越高。機(jī)械天平在質(zhì)量測(cè)量的領(lǐng)域中長時(shí)間占據(jù)主導(dǎo)地位，在質(zhì)量測(cè)量中發(fā)揮了重要的作用，但是，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子天平與質(zhì)量比較儀已經(jīng)被越來越廣泛的應(yīng)用于科研與生產(chǎn)當(dāng)中，特別是在科研中，對(duì)質(zhì)量測(cè)量的精準(zhǔn)度要求比較高的時(shí)候，使用電子天平的頻率比較高[1]。

但是，電子天平的砝碼在制作與使用過程中易被磁化，進(jìn)而影響測(cè)量的精準(zhǔn)度，本文通過對(duì)砝碼磁化率與測(cè)量結(jié)果之間的關(guān)系進(jìn)行分析，明確二者之間的關(guān)系，進(jìn)而提高測(cè)量的精準(zhǔn)度。

一、砝碼磁性的測(cè)量

砝碼磁性的測(cè)量在我國開展的時(shí)間并不長，測(cè)量砝碼磁性所使用的方法、 裝置以及對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度分析還有待深入研究。但是現(xiàn)在可以確定的是，砝碼的磁性與制作砝碼的材料有直接的關(guān)系，砝碼的磁化包括砝碼的體積磁化率以及磁化強(qiáng)度兩方面的內(nèi)容，例如準(zhǔn)確度等級(jí)為E2、標(biāo)稱質(zhì)量≥20g的砝碼，要求磁化率≤0.07，強(qiáng)度≤8μT。通常在對(duì)砝碼進(jìn)行磁性測(cè)定的時(shí)候要選擇5個(gè)位置對(duì)砝碼進(jìn)行測(cè)量以判斷砝碼磁性的均勻性。本研究采用梅特勒公司所生產(chǎn)的MX型磁化率計(jì)來對(duì)砝碼磁性進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表1所示，（磁化率計(jì)的電子天平分度值為1mg，永久磁鐵的磁矩值md為0.08500Am2，Zi值為磁化率計(jì)的永久磁鐵中心到被測(cè)砝碼底部的垂直距離）。

表1 砝碼磁性的測(cè)量結(jié)果

砝碼底部最大磁場(chǎng)值（A/m） 位置 中心 左側(cè) 右側(cè) 上側(cè) 下側(cè)

z（mm） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT） 磁化率 磁化強(qiáng)度（mT）

1146.89 22.77 0.00354 -0.006 0.00193 0.014 0.00182 0.014 0.00169 -0.010 0.00197 0.052

782.01 25.87 0.00306 0.021 0.00167 0.012 0.00146 0.052 0.00147 -0.011 0.00173 0.044

630.69 27.77 0.00356 0.019 0.00189 0.007 0.00176 0.051 0.00165 0.010 0.00198 0.037

458.92 30.87 0.00357 0.017 0.00206 0.052 0.00181 0.055 0.00192 0.009 0.00198 0.062

172.89 42.77 0.00379 0.109 0.00259 0.097 0.00268 0.114 0.00253 0.084 0.00249 0.123

二、影響砝碼磁性測(cè)量的因素

影響砝碼磁性測(cè)量的因素分為影響砝碼磁化率的測(cè)量因素以及影響砝碼磁化強(qiáng)度的測(cè)量因素2部分。其中影響砝碼磁化率的測(cè)量因素包括電子天平測(cè)量的質(zhì)量變化的平均值、磁化率計(jì)中的永久磁鐵中心到被測(cè)量的砝碼底部的垂直距離、永久磁鐵磁矩、砝碼幾何尺寸、重力加速度等；影響磁化強(qiáng)度的測(cè)量的因素包括砝碼磁化率以及磁場(chǎng)梯度等因素。

三、砝碼磁性測(cè)量的分析

本研究對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量結(jié)果表明：可以通過在不同的位置測(cè)量砝碼的磁化強(qiáng)度來判斷砝碼被磁化是否均勻，本研究中砝碼在偏離中心位置的時(shí)候，所測(cè)磁化率的數(shù)據(jù)之差小于0.00033，同時(shí)所測(cè)得的磁極化強(qiáng)度之差小于0.064mT，表明砝碼被磁化的比較均勻；磁化率計(jì)中的永久磁鐵中心到被測(cè)量的砝碼底部的垂直距離發(fā)生變化時(shí)， 測(cè)量值的變化極小，由此我們可以推斷出距離的變化與砝碼磁化率測(cè)量結(jié)果基本無關(guān)。

四、砝碼磁化率計(jì)的校準(zhǔn)

在磁化率計(jì)的驗(yàn)收中，通常認(rèn)為磁化率計(jì)配備的電子天平的合格則磁化率計(jì)即合格。但是電子天平僅是磁化率計(jì)的一部分，磁化率計(jì)還會(huì)受到永久磁鐵磁矩、磁場(chǎng)梯度等因素的影響，所以，驗(yàn)收磁化率計(jì)的時(shí)候單純的對(duì)其所配置的電子天平進(jìn)行驗(yàn)收是不全面的，使用帶有磁性數(shù)值標(biāo)記的模塊對(duì)磁化率計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)是比較理想的磁化率計(jì)的校準(zhǔn)方式。

五、砝碼磁性對(duì)質(zhì)量測(cè)量的影響

目前使用電子天平的平衡量裝置是通過電磁力平衡補(bǔ)償原理來實(shí)現(xiàn)平衡的，在對(duì)質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候如果使用磁性不合格的砝碼進(jìn)行質(zhì)量測(cè)量，則會(huì)不可避免的由于磁性而產(chǎn)生力的作用[2]，進(jìn)而使測(cè)量的結(jié)果出現(xiàn)偏差。

綜上所述，質(zhì)量測(cè)量中，由于砝碼磁性不達(dá)標(biāo)引起的測(cè)量偏差會(huì)給質(zhì)量測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度帶來重要的影響。因此，使用精準(zhǔn)的磁化率計(jì)對(duì)砝碼的磁化率進(jìn)行測(cè)量及調(diào)整使砝碼的磁化率符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，進(jìn)而更好的控制質(zhì)量檢測(cè)的精準(zhǔn)度。