机械天平

• 例2：最大秤量为20kg,分度值为20mg， 20kg/20mg在1×106≤n＜2×106范围内。 因此，该天平定为 4级
天平的分类
• 机械杠杆式天平按结构可分为双盘天平和单 盘天平。
• 按标尺分类还可分为微分标尺、数字标尺天 平和普通标尺天平。
• 新规程取消了标准天平和工作天平之分。在 实际工作中存在标准天平和工作天平之分， 但检定方法没有必要进行区分，完全可以采 用相同的检定方法,所以在本规程中不强调 这一点。
• 有刻度，有微读机构的天平，检定标尺分度值e由 生产厂根据表1和下述规则选定：d≤e≤10d
• 电光单盘天平属于有刻度，有微读机构的天平
天平的计量性能
• 天平的示值重复性、检定标尺分度值误差 、横梁不等臂性误差、游码标尺和链码标 尺称量误差应符合规程表3的规定
表3 天平的计量性能最大允许误差
在天平的计量性能最大允许误差表中
• 只要动过刀子，则应停放24 h；
• 如果未动过刀子，在停放1h2h之后即可进行正式 检定。
“动过刀子”的含义
• 在调修人员有目的的外力作用下，只要是 使刀子与横梁之间的几何位置发生相对变 化就叫做动过刀子。
• 自然条件下外力使天平刀子与横梁之间几 何位置所产生的相对变化不在此例。
天平全部计量性能的检定要求做到整个 检定过程的连续性, 不得中途停止,否则 须重新检定。当对检定结果的可靠性发 生疑问时，可对发生疑问的项目进行复 检。当对示值重复性发生疑问时，则必 须复检全过程。
机械天平
2020年5月24日星期日
目录
• 概述 • 天平的结构、原理与名词解释 • 天平的准确度级别 • 天平外观检查及技术要求 • 天平检定应具备的条件 • 天平的检定项目及方法 • 检定结果的处理 • 检定周期
• 机械天平在砝码量传中不确定度分量的评定
• 电光分析天平的维修
第一部分 概述
机械天平是一种利用杠杆平衡原理 测定物体质量 的测量仪器。
第二部分 结构与原理
机械天平是利用杠杆原理的杠杆天平 杠杆天平可分为等臂天平和不等臂天平 如：TG328型电光分析天平即为等臂双盘杠杆天平。
它主要包括外框、立柱、横梁、吊挂、光学读数 装置、制动机构及机械加砝码装置。 如：DT100型单盘天平即为不等臂天平。特点是天平 的挂码和秤盘均位于同一臂端，另一臂上有配衡 重物，横梁始终保持全载平衡状态，其没有空、 全载灵敏度之分。
• 第1条是生产商应做到的“必备标志”，具 有法制性要求。
• 第2条至第11条、第13条是基本的技术要求 。更为详细的技术要求由相应的制造标准 加以规定。
• 第12条是对操作者的人员要求，视差大约 在1/5格。
第10条规定空秤和全秤量时的阻尼减缩系 数不应大于1.25。
阻尼减缩系数D的计算公式:
天平检定应具备的条件
第二部分 结构与原理
• 需要注意的是杠杆天平的稳定性与灵敏性是 有一定关系的，当天平的稳定性越好，其灵 敏度就越差。也就是说天平横梁重心位置越 低，天平就越稳定，灵敏性就越差。所以说 天平不是越稳定越好，或者灵敏性越高越好
第二部分 结构与原理
• 天平的正确性是指横梁的左、右两臂具有正确固 定的比例。
差和同载荷（空秤或全量的）左盘 与右盘分度值之差均应小于1.1mg。 最大实际分度值不得大于其标称标 尺分度值10mg。
分度值不大于0.001mg的天平，其游码 标尺秤量误差不大于2分度。
即：对分度值≤0.001mg的天平，其游 码标尺秤量误差≤2分度。
• 安设微读机构的天平，若示值重复性不大 于该机构的1分度，并且其余计量性能也符 合与此机构分度值的相应比例关系时，天 平的准确度级别可按微读机构的分度值确 定。
机械杠杆式天平的主要结构由底板、外罩、立柱 制动机构、横梁、吊挂系统、读数系统、阻尼部分 、机械挂砝码装置、游码标尺、链码标尺、传动装 置等元件组合而成，借助砝码利用杠杆平衡原理直 接测量物体的质量。
机械天平用于质量量值传递，物体质量、体积的 测量，并且广泛用于电子、纺织、冶金、化工、农 业、卫生、科研单位及高等院校等部门。
例：一台天平主标尺是e=1mg，微读机构是 d=0.1mg，如果示值重复性在微读机构1分 度内，其余计量性能（分度值误差及挂砝 码组合误差）也符合与此微读机构分度值 的相应比例关系时，此时可按e=d=0.1mg定 级。
具有机械加码、减码装置的天平，其挂砝码组合误
差应符合规程表4的规定。
检定标尺分度值 (mg)
第二部分 结构与原理
• 要确保天平的准确可靠，必须保证天平四个主要计 量性能达到要求，即天平的稳定性、正确性、灵敏 性和示值不变性。
• 杠杆天平的稳定性是指天平的横梁受到某种扰动， 并待扰动消失后，它能够自动回到初始平衡位置的 能力。
杠杆平衡原理是指作用于杠杆上所有外力对支点 的力矩之和为零。杠杆平衡有稳定平衡、不稳定平 衡和随遇平衡三种状态。
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工作环境条件
• 天平周围无影响天平计量性能的振动和气 流存在。
• 天平周围空气中无腐蚀性气体存在。 • 天平应放置在平稳坚固的平台上使用。 • 天平不能因为检定时间而引起计量性能超
差。
检定前天平的清洁处理
• 天平在正式检定之前，应做好清洁工作。 • 清除天平所有零件的灰尘和包装遗留下来
第二部分 结构与原理
• 稳定平衡是指处于平衡状态的杠杆受到微小扰动 ，待扰动消除后能自动恢复到原来的平衡位置， 这种平衡状态叫稳定平衡。
• 不稳定平衡是指处于平衡状态的杠杆受到微小扰 动，待扰动消除后，不能自动恢复到原来的平衡 位置，这种平衡状态叫不稳定平衡。
• 随遇平衡是指处于平衡状态的杠杆受到微小扰动 ，待扰动消除后，能在任意位置上继续保持平衡 ，这种平衡状态叫随遇平衡。
注解的含义： 前一句是检定方法，要求机械加砝码必须安装在 所配套的天平上用直的方法将其逐一检定 后再挂回使用，经检定后的机械挂码不得互换使 用。
第二句是表述机械加砝码组合误差的计算方法，执 行本规程5.3.6.1的规定。
天平外观检查及技术要求
• 对等臂天平的检定，还应准备相当天平最 大秤量的一对等量砝码。
• 前提是等臂天平，对等量砝码的准确度没 有提出要求。也就是要求两个砝码之间的 实际质量值越接近越好。
检定环境条件
• 天平的检定一般应本着在使用环境条件下 进行检定的原则，检定室的温度和湿度应 符合规程表5的要求。
• 规程4.2条除规定了检定环境条件外，同时 也要求检定人员应到现场检定。
• 对于等臂天平，其正确性是指左右两臂长度应该 相等。
• 等臂天平正确性的特征是天平空载时的平衡位置 和在左右两盘中加上相等载荷时的平衡位置保持 不变。
• 当用臂比不正确的等臂天平进行直接衡量时，在 其衡量结果中就会引入误差，这种误差称其为不 等臂性误差。
第二部分 结构与原理
• 天平的灵敏度是指天平能反应出放在物体质量差 的能力。也就是指天平指针尖端的线位移或角位 移与产生该位移的质量值之比。
例： 一台普标天平（20kg/10mg）其四次回转点读数为 i1 ＝15.6， i2 ＝4.9 ，i3 ＝15.4，i4＝5.2；将 前三次读数代入公式（1）得： I＝10.2。
天平的检定项目
序
检定项目
首次检定 后续检定 使用中检验
号
1
外观检查
＋
＋
＋
2 天平的检定标尺分度值及其误
准确度级别
1～ 2
3 ～ e≤0.001mg
温度℃ 温度波动不大于/
（℃/h）
18～23
0.2
18～23
0.2
4
e＞0.001mg 18～26
0.5
最大秤量＞1kg 18～24
0.5
5～ 6
15～30
1.0
湿度不大于 （％RH）
70 70 75 75 85
7～ 8 9～ 10
10～32 室温
2.0
5×106≤n＜ 1×107 2×106≤n＜ 5×106 1×106≤n＜ 2×106 5×105≤n＜ 1×106 2×105≤n＜ 5×105 1×105≤n＜ 2×105 5×104≤n＜ 1×105 2×104≤n＜ 5×104 1×104≤n＜ 2×104
天平的准确度级别
• 例1：最大秤量为200g,分度值为0.1mg， 200g/0.1mg在2×106≤n＜5×106范围内。 因此，该天平定为 3级
• 天平分度灵敏度是天平指针尖端移动的分度数与 在某一盘中所加的砝码质量之比。是单位质量所 对应的天平标牌的分度数，分度数越多，天平越 灵敏。
• 分度值是在天平某一盘中所加砝码质量与天平指 针尖端沿标牌移动的分度数之比。是每个分度所 对应的质量值，这个质量值越小，天平越灵敏。
第二部分 结构与原理
• 天平的示值不变性是指在同一天平上，对同一物 体重复多次衡量，所得各次衡量结果的一致性程 度。
的碎屑。 • 对刀子和刀承应适当用清洁柔软的麂皮或
柔软的毛刷清扫，也可用洁净柔软的真丝 绸布沾少许无水酒精去污（无水酒精不得 和清漆接触）。
天平的存放时间
• 天平：
3级及其以上的
• 只要动过刀子，则应停放48h后方可进行正式检定 ；
• 如果未动过刀子，在停放2h3h之后进行正式检定 。
•
4级及其以下的天平：
检定标尺分度值e
• 天平的检定标尺分度值e用质量单位表示，它应当 取下列形式：1×10k 或 2×10k 或 5×10k 其中：k为正整数、负整数或零。对使用中的 天平允许存在其它形式
• 有刻度，无微读机构的天平，检定标尺分度值e等 于实际标尺分度值d。普通标尺天平和某些电光天 平属于有刻度，无微读机构的天平
• 单位不同。微分标尺天平以分度为单位，而普通 标尺天平以mg(毫克)为单位。