淺析現(xiàn)代天平砝碼的檢定技術(shù) 摘要——作為分析實(shí)驗(yàn)中最主要的實(shí)物稱量儀器，天平、砝碼的精確度和可靠性直接決定稱量結(jié)果的精確度與可靠度，而影響實(shí)驗(yàn)的成敗。在定量分析的教材中，很容易找的關(guān)于天平的使用規(guī)范、檢定方法和各項(xiàng)指標(biāo)的說明，但對砝碼的檢定方法卻鮮有提及。通過對砝碼性質(zhì)和檢定方法行簡單闡述，希望能夠?qū)Ψ治鰧?shí)驗(yàn)工作者更好地使用砝碼，而取得更加精準(zhǔn)的結(jié)果有所幫助。 1 導(dǎo)言 砝碼是具有確定質(zhì)量值的物體，用于衡量其他物體的質(zhì)量值。如果砝碼的質(zhì)量不準(zhǔn)，則直接影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。因此，在分析工作中，應(yīng)在使用定時(shí)間后對砝碼行檢定。 2 天平砝碼的性質(zhì) 2.1 天平砝碼的材質(zhì)。砝碼是天平衡器中重要的儀器之，般是由無磁不銹鋼（銅鍍鉻、鐵鍍鉻）做成。每架天平都配有套砝碼。般砝碼的形狀有：圓柱體、圓錐形、板形、片形、環(huán)形、條形。不銹鋼砝碼，其外觀有著接近鏡面的光亮度；鑄鐵砝碼的外層表面需做防腐蝕處理，但是，鑄鐵砝碼的成本比較低，所以在檢定3級以下的計(jì)量器具時(shí)，用的都是鑄鐵砝碼。 2.2 天平砝碼的特性。砝碼如果被腐蝕，稱量的質(zhì)量就不準(zhǔn)確，所以抗腐蝕性是砝碼的特性。般不銹鋼砝碼都要鍍層硌，硌鍍層具有化學(xué)穩(wěn)定性，在堿、硝酸、硫化物和多數(shù)的有機(jī)酸中都不容易發(fā)生作用。鑄鐵砝碼也可以鍍鉻，或者是涂油、刷漆等都可以防銹防腐。 2.3 天平砝碼的測量。天平砝碼的質(zhì)量組合般為1，2，2，5，如組砝碼的質(zhì)量為：①1，2，2，5；10，20，20，50 g；②10，20，20，50，100，200，200，500 mg。 在稱量的時(shí)候可以采用“等量累積代替"法來選擇所用的砝碼。這盒砝碼的最小砝碼是100 mg，最砝碼是100 g，那么這臺天平稱量的精確度為100 mg，稱量范圍為100 mg～211 g。即凡在這個(gè)精確度和范圍內(nèi)的任何數(shù)值的質(zhì)量，都可由砝碼盒中的砝碼累積代替。如125.5 g可由100 g、20 g、5 g、500 mg的砝碼累積而成。這就能只要在測量范圍內(nèi)，可以用最少的砝碼累積，測量出任何組質(zhì)量數(shù)值來。 2.4 砝碼的準(zhǔn)確度等級。砝碼的等級有：E 1、E2、F1、F2、M1、M11、M2、M22、M3。砝碼共分為兩等九級，等是按照不確定度來分，即等砝碼有修正值；級是按照示值誤差來分，即級砝碼沒有修正值，只要示值誤差在允許范圍內(nèi)就是的[1]。 3 造成砝碼檢定誤差的原因分析 3.1 設(shè)備因素。人們的天平類型為等臂天平，這種天平操作簡便，但天平并非只有這個(gè)種類，除等臂天平以外，根據(jù)用途的不同，還有不等臂以及電子天平等類型。如果采取不等臂行砝碼檢定，可能會因此類天平不同臂長的不均衡性，使得檢定人員無法準(zhǔn)確掌握，從而造成砝碼檢定的結(jié)果誤差。 3.2 人為因素。砝碼檢定過程中，有很多人為操作環(huán)節(jié)，人員作為檢定工作的操作者，其操作的好壞將直接對檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。例如人員在行數(shù)據(jù)讀取時(shí)，可能會因視力誤差，讀取錯誤數(shù)據(jù)，從而造成檢定結(jié)果的誤差[2]。 3.3 環(huán)境因素。除了以上人員、制度以及設(shè)備等自身因素外，外界環(huán)境也是能夠引起鑒定失誤的重要原因之。環(huán)境因素的影響有很多種，這其中最主要的環(huán)境因素就是空氣浮力造成的檢定影響。 4 天平砝碼的檢定方法 4.1 砝碼檢定要求。先要檢定實(shí)驗(yàn)室溫度和濕度，般實(shí)驗(yàn)室的溫度應(yīng)在18℃～23℃，4 h內(nèi)的溫差變化在3.5℃以內(nèi)，相對濕度在30%～70%，4h內(nèi)的濕度變化在15%以內(nèi)。溫度和濕度的測量值要填入試驗(yàn)檢定記錄內(nèi)。砝碼檢定時(shí)，實(shí)驗(yàn)室要關(guān)閉門窗，不得有陽光直射，不得有氣流和磁干擾。 4.2 砝碼檢定方法。①直接衡量法：直接衡量法速度快，操作簡單，但衡量時(shí)不能消除天平臂長的誤差，適用于質(zhì)量比較小的砝碼檢定。②替代衡量法：單次替代可分為以下幾步檢定：a.將被檢定的砝碼B放于天平的任盤中，在另個(gè)盤中放配衡砝碼T，開啟天平測定其平衡位置，用IB表示。b.取下被檢砝碼B，放置相同標(biāo)稱值的標(biāo)準(zhǔn)砝碼A，依然用配衡砝碼T，開啟天平測定其平衡位置，用IA表示。若發(fā)現(xiàn)天平衡量傾角太無法讀數(shù)時(shí)，則要在較輕的盤中添加小標(biāo)準(zhǔn)的砝碼w使其平衡。c.在顯示較輕的盤中添加測分度值小砝碼r，測定平衡用IAr表示。d.將測分度值小砝碼r留在盤中，用步被檢砝碼B替代被檢砝碼A，測定平衡位置，用IBr表示。如果需要繼續(xù)測量，可以反復(fù)替代，記錄度量值。 連續(xù)替代法可以將若干被檢砝碼組中的標(biāo)稱值對應(yīng)相等，放入任意盤中，其質(zhì)量總和不得過天平的最稱量值，在另盤中放置配衡砝碼T，開啟天平，記下連續(xù)的四個(gè)回轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)或兩次靜止點(diǎn)讀數(shù)，關(guān)住天平。取下砝碼盤中的A1，放置標(biāo)稱質(zhì)量值與A1相同的B1，開啟天平，如果不平衡則關(guān)住天平，在較輕的盤中加小標(biāo)準(zhǔn)的砝碼wl使之平衡。按照上述方法依次測量，記錄。直到被檢砝碼替代測量完畢為止。③交換衡量法：交換衡量法的步驟為：a.將被檢砝碼B放于天平右盤，將相同標(biāo)稱值的標(biāo)準(zhǔn)砝碼A放于天平左盤，開啟天平，測定平衡用IAB表示。若衡量傾角太無法讀數(shù)，則要在較輕盤添加小標(biāo)準(zhǔn)砝碼w使其平衡再測。b.將左右盤中的所有砝碼全部交換，開啟天平測定平衡用IBA，如果傾角太無法讀數(shù)，則要在較輕盤添小標(biāo)準(zhǔn)砝碼w，使其平衡行測定。c.在較輕盤添加測分度值的小標(biāo)準(zhǔn)砝碼r，加于較輕的盤，測定平衡位置，用IBar表示。d.將測分度值的小砝碼r留在盤中，將剩下的砝碼再行二次交換，測定其平衡位置，用IAbr表示。雙次交換和上述步驟相同，依次記錄靜止點(diǎn)和回轉(zhuǎn)點(diǎn)，填寫記錄。 5 結(jié)束語 砝碼的檢定要經(jīng)常行，尤其是在做試驗(yàn)之前，就是用簡單的直接衡量法也要做次檢定。如果在做精密試驗(yàn)時(shí)則要排除切干擾因素，用交換衡量發(fā)或替代衡量法行檢定，方可所測量的質(zhì)量是準(zhǔn)確的。
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