機械天平的常見故障與排除方法

綏濱縣檢驗檢測中心 黑龍江 綏濱 156200

前言

在實際的日常使用中,電子天平可能會出現(xiàn)因電量過少、放置的位置不是完全水平而影響稱重數(shù)據(jù)異常的現(xiàn)象。人們大多數(shù)情況下還是選擇使用機械天平。客觀來說,機械天平受到外界環(huán)境影響較小,但是在某些情況下仍然需要對機械天平的計量性能進行調(diào)整。

1 關(guān)于機械天平的簡介

1.1 天平的定義及分類 從狹義上說,天平是指普通的等臂天平,杠桿兩端長度相同,當天平處于水平時,兩端質(zhì)量相同。但天平的原理從發(fā)明到使用,一直到現(xiàn)在都有很多方面的應用,但從廣義上說,天平不僅僅是一種等臂天平,而是一種利用杠桿的平衡原理,制作的等臂天平和等臂天平。這種測量工具在生產(chǎn)和科研實驗中得到了廣泛的應用,在我們的日常生活中起到了很大的作用。但由于從天平生產(chǎn)出來后,必然會出現(xiàn)一定的誤差,再加上人的操作不規(guī)范,最終得到的測量數(shù)據(jù)必然會有誤差。有些情況下,對測量物體質(zhì)量的要求比較嚴格,因此對操作者的要求也比較高。電光分析儀是應用于化學分析和化學藥品稱重的高精度天平。與檢定天平相比,這類天平精度更高,測量更敏感。將分析天平按稱重范圍和最小分度值劃分,可分為常量、半微量、微量和超微量天平。另外,對精密物品的稱重多采用精密天平,稱重精度最高可達101-106,與前三種天平相比,普通天平使用頻率更高,同時普通天平的稱重誤差更大,操作要求更低,能滿足日常生活需求。

1.2 機械天平的基本性能 所謂天平的基本性能,就是指天平的穩(wěn)定性、靈敏度、準確度以及指示值的不變性。簡言之,平衡的穩(wěn)定性就是當平衡受到外界影響時,使機械平衡恢復到精確數(shù)值的能力。在一定程度上,機械天平的穩(wěn)定性說明了機械天平的性能。稱的靈敏性是指,能使稱稱產(chǎn)生示數(shù)反應的物體的質(zhì)量。天平的質(zhì)量越小,靈敏性就越高,質(zhì)量越小,靈敏性就越差。對天平的基本要求天平的正確性是用來衡量生產(chǎn)天平的制作水平,其標準是天平雙臂的比例是否恒定、正確。兩臂都有正確的比例尺系數(shù),說明了天平是正確的。當同一物體在一天內(nèi)測量多次時,天平的示值不變量就會產(chǎn)生誤差,這種誤差越小,說明天平的示值不變量越好。

1.3 機械天平的常見故障 從以上可以看出,機械天平的基本性能是衡量天平性能的一個重要指標,同時機械天平的這些基本性能也會對計量性能產(chǎn)生很大影響。由于人員使用不當或維護不當?shù)仍?造成天平在日常使用過程中出現(xiàn)變形、變形等現(xiàn)象,可能會對測量性能產(chǎn)生影響。假如是在某些對精度要求非常嚴格的場合,有可能因天平誤差而產(chǎn)生不可估量的后果,造成不必要的損失。引起平衡失調(diào)的原因很多,大多數(shù)是由于平衡裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變形而引起的。第一,重力因素可引起內(nèi)部形變,空氣中的水分可使天平的金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生銹蝕,同樣會造成形變測量誤差。

2 機械天平計量故障及調(diào)整方法

2.1 因重力產(chǎn)生誤差的調(diào)整策略 重力是影響機械天平測量精度的一個重要因素。在理論上,重力的影響主要是由于機械天平的中心與重心不能完全吻合所致。可能存在兩種情況:隨遇而安的平衡狀態(tài)和不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。隨遇而安是指放置物品時,天平的重心始終與天平的重心相吻合,這是一種理想狀態(tài),在實際測量中基本上是不可能出現(xiàn)的。一般而言,再實際測量的天平大多處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài)。這樣情況下的平衡是一種不穩(wěn)定的平衡,只要外界條件稍有變化,就會使機械天平的兩只手臂傾斜得更大。其原因在于天平的重心與中心不重合,從而嚴重影響了機械天平的穩(wěn)定性和靈敏度。在平衡失調(diào)的情況下,應采用適當?shù)男Ｕ椒āＴ谔炱降母咛?首先要放一個較輕的砝碼,使天平的高處產(chǎn)生較小的傾斜。如果存在一個加速過程,觀察天平兩臂傾斜的過程,則說明引起傾斜的原因是重心過高。這時,應調(diào)整天平的位置,重新檢查,當傾速達到較平緩時,則天平的重心與中心重合,基本消除由重力因素引起的測量誤差。

2.2 因結(jié)構(gòu)原因的誤差調(diào)整策略 假如重力因素是環(huán)境因素造成的,那么由結(jié)構(gòu)引起的天平計量性能的影響就是內(nèi)部因素。于是結(jié)構(gòu)因素就是內(nèi)在因素引起的對天平計量性能的影響。在天平的結(jié)構(gòu)上,變形主要影響的是兩個力點和一個支點之間的相對位置,它們之間的相對位置會發(fā)生變化,從而使用天平稱量時,物體、砝碼與天平的支撐力之間的合力不能中和,從而不能很好地達到平衡。因此直接影響到稱重的準確性。每天的使用過程中,由于天平的放置與維護不到位,天平會發(fā)生不可逆形變,影響天平的稱重性能。檢驗這一變形的方法是利用天平的基本特性,即由兩個力點和一個支點組成的三角形來判定。從理論上講,得到的三角形應該是等腰三角形或三點共線,但由于生產(chǎn)過程中的誤差,在實際生產(chǎn)中并沒有完全的等腰三角形和三點共線。三角的頂點與天平的重心有某種關(guān)聯(lián)。當三角形的頂點在上端時,當稱重物體質(zhì)量增加時,重心將繼續(xù)下降;反之,當頂點在下端時,重心將繼續(xù)上升。事實上,結(jié)構(gòu)因素也是通過天平重心對天平計量性能的影響。如發(fā)生結(jié)構(gòu)錯誤,應及時到專業(yè)部門維修,以免影響正常使用,造成不必要的后果。

2.3 避免灰塵及銹斑造成的誤差 在天平的使用過程中,由于金屬部件的老化,會被氧氣氧化從而產(chǎn)生鐵銹,造成部件原有的功能喪失或者靈敏度下降,會導致天平的計量性能下降。除此之外,由于使用環(huán)境的清潔得不到保障,通常會暴露在多灰塵多雜質(zhì)的環(huán)境中,空氣中的雜質(zhì)、油脂、塵埃等細小顆粒會富集在天平的零部件上,日積月累會改變零部件的重量,進而使得天平的計量功能不準確,造成計量性能的下降。為了避免或者減少這種因素造成的天平故障,應當對使用中的天平進行清潔維護。在定期對天平進行維護后,能夠?qū)μ炱讲考砻娴幕覊m及銹跡進行及時的清理,避免造成部件重量的變化。此外還可以使用專用的鐵銹清洗劑,對鐵銹較多的天平進行徹底清理可以提升機械天平的精度,保證天平稱量的準確性。

3 結(jié)語

為了保證工作和生活中的機械天平的測量數(shù)據(jù)的準確性,應當重視機械天平的保養(yǎng)和使用規(guī)范,避免天平產(chǎn)生一些固有的故障,通過進行測量行為和日常使用的規(guī)范,以及專業(yè)的調(diào)試工作,能夠保證機械天平計量的準確性。