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天平砝码的精度检定分析
摘 要:砝码是天平衡器中的重要仪器之一，其直接影响着被称量物体质量的准确度。文章简介了天平砝码的性质，分析了影响砝码检定的因素，介绍了几种砝码检定的方法以及砝码的清洁保护。
引言
天平砝码是称量物体质量的标准量器，如果性征发生改变，则直接影响被称量物体的准确性。如果是实验室所用天平砝码不准确，则直接导致试验结果的不准确。所以对天平砝码应该定期进行检定，保持清洁，才可以保证其称量的准确性。
1 天平砝码的性质
1. 1 天平砝码的材质
砝码是天平衡器中重要的仪器之一，一般是由无磁不锈钢(铜镀铬、铁镀铬)做成。每架天平都配有一套砝码。一般砝码的形状有:圆柱体、圆锥形、板形、片形、环形、条形。不锈钢砝码，其外观有着接近镜面的光亮度;铸铁砝码的外层表面需做防腐蚀处理，但是，铸铁砝码的成本比较低，所以在检定 3 级以下的计量器具时，用的都是铸铁砝码。
1. 2 天平砝码的特性
砝码如果被腐蚀，称量的质量就不准确，所以抗腐蚀性是砝码必备的特性。一般不锈钢砝码都要镀一层硌，硌镀层具有化学稳定性，在碱、硝酸、硫化物和大多数的有机酸中都不容易发生作用。铸铁砝码也可以镀铬，或者是涂油、刷漆等都可以防锈防腐。
1. 3 天平砝码的测量
天平砝码的质量组合一般为 1，2，2，5，如一组砝码的质量为:①1，2，2，5;10，20，20，50 g;②10，20，20，50，100，200，200，500 mg。
在称量的时候可以采用 等量累积代替 法来选择所用的砝码。这盒砝码的最小砝码是 100 mg，最大砝码是 100 g，那么这台天平称量的度为 100 mg，称量范围为 100 mg ～211 g。即凡在这个和范围内的任何数值的质量，都可由砝码盒中的砝码累积代替。如125． 5 g 可由100 g、20 g、5 g、500 mg 的砝码累积而成。这就能保证只要在测量范围内，可以用最少的砝码累积，测量出任何一组质量数值来。
1. 4 砝码的准确度等级
天平砝码的等级有:E 1 、E 2 、F 1 、F 2 、M 1 、M 11 、M 2 、M 22 、M 3 。
砝码共分为两等九级，等是按照不确定度来分，即等砝码有修正值;级是按照示值误差来分，即级砝码没有修正值，只要示值误差在允许范围内就是合格的。
2 影响天平砝码检定准确度的因素
砝码作为量器在具体操作中往往会因为一些因素影响准确度。主要有装置、环境、操作方法等方面。
2. 1 天平装置的影响
如果天平的装置本身有问题，像天平安装、调整不当都会影响砝码检定的准确度。对于计量检定来说，计量标准值是很重要的参数，但是，往往会因为时间的推移和空间位置的变化而发生变化，这样计量标准发生变化了，所检定的数据也是不准确的。如对 F 2 等级的砝码检定，首先要确定的是 F 1等级砝码的标准是不是稳定合格的。再者要考虑检定所用的天平是否具备有效 期 内 的 检 定 证 书，一 般 选 用 配 套 的 机 械 天 平 为(TG328A、TG332B 型)，或相对应的电子天平。电子天平要考
虑偏载误差、示值误差、重复性等，机械天平要考虑其标尺分度值、示值误差和不等臂误差等。
在砝码检定之前，需要对所用天平进行检定或自检，尽量消除天平装置引起的误差。
2. 2 环境因素的影响
砝码检定所受到的环境影响有温度、湿度、清洁度、磁性、气压和振动等。环境的不稳定性是影响砝码检定误差的重要方面，因为有些因素的产生是不可避免的。
2. 2． 1 天平砝码温度的影响
温度是指物体的冷热程度。自然界中的任何物理和化学过程都和温度有关，温度起伏波动越大，对物体的性质影响越大。温度升高，电子天平的零点就会漂移，测量就会有误差。对于机械天平，温度的变化也会引起天平臂长的伸缩，必然会引起天平的度。如果是单方向受热，那么对检定的影响将会特别严重。即使是室内照明的白炽灯也会影响天平砝码的检定度。所以试验室温度要控制恒温，还要避免阳光照射。
2. 2． 2 湿度的影响
湿度是室内空气的潮湿程度。空气湿度过大，放在空气中的砝码表面要吸附水蒸气中的水分子，形成一层 水膜 ，水膜的质量将影响砝码的检定准确度，而且不同的水膜厚度对砝码的质量影响不一。所以在砝码检定时要在实验室内配置干湿度表，并且要先检定干湿度表，用通风抽湿的方法调节室内湿度，等湿度稳定以后再进行砝码检定。
2. 2． 3 清洁度的影响清洁度对砝码检定的影响是很明显的，也是常识。砝码在
技术研发TECHNOLOGY AND MAＲKETVol． 20，No． 9，2013检定前要用酒精对其表面进行清洁，如果灰尘较多要用无水乙醇清洁。如果砝码是带腔体的，则不得将砝码整体浸入溶液中，以免液体浸入腔体。
2. 2． 4 天平砝码磁性的影响
大自然中磁场无处不在，所以砝码不能有磁性。砝码在铸造的时候都要加无磁性的镍元素做处理，而且在投入使用前都会进行磁性检定，不合格的砝码不得进行物体质量的测量。在砝码磁性检定时要开磁场很强的地方，或者是大电流经过的地方，保证砝码的检定准确无误。
2. 3 操作方法的影响
操作的方法只要每一个步骤都是正确的就没有什么大的问题，轻拿轻放，不损坏天平和砝码，对检定的结果就不会有什么影响。
3 天平砝码的检定方法
3. 1 砝码检定要求
首先要检定实验室温度和湿度，一般实验室的温度应在18℃ ～ 23℃，4 h 内的温差变化在 3． 5℃ 以内，相对湿度在30% ～70%，4 h 内的湿度变化在 15% 以内。温度和湿度的测量值要填入试验检定记录内。砝码检定时，实验室要关闭门窗，不得有阳光直射，不得有气流和磁干扰。
3. 2 天平砝码检定方法
3. 2． 1 直接衡量法
直接衡量法速度快，操作简单，但衡量时不能消除天平臂长的误差，适用于质量比较小的砝码检定。
3. 2． 2 替代衡量法
替代衡量法可以分为单次替代和连续替代两种。单次替代可分为以下几步检定:①将被检定的砝码 B 放于天平的任一盘中，在另一个盘中放配衡砝码 T，开启天平测定其平衡位置，用 IB 表示。②取下被检砝码 B，放置相同标称值的标准砝码 A，依然用配衡砝码 T，开启天平测定其平衡位置，用 IA 表示。若发现天平衡量倾角太大无法读数时，则要在较轻的一盘中添加小标准的砝码 w 使其平衡。③在显示较轻的一盘中添加测分度值小砝码 r，测定平衡用 IAr 表示。④将测分度值小砝码 r 留在盘中，用步被检砝码 B 替代被检砝码A，测定平衡位置，用 IBr 表示。如果需要继续测量，可以反复
替代，记录度量值。连续替代法可以将若干被检砝码组中的标称值对应相等，放入任意盘中，其质量总和不得超过天平的最大称量值，在另一盘中放置配衡砝码 T，开启天平，记下连续的四个回转点读数或两次静止点读数，关住天平。取下砝码盘中的 A1，放置标称质量值与 A1 相同的 B1，开启天平，如果不平衡则关住天平，在较轻的一盘中加小标准的砝码 w1 使之平衡。按照上述方法依次测量，记录。一直到被检砝码替代测量完毕为止。
3. 2． 3 天平砝码交换衡量法
交换衡量法的步骤为:①将被检砝码 B 放于天平右盘，将相同标称值的标准砝码 A 放于天平左盘，开启天平，测定平衡用 IAB 表示。若衡量倾角太大无法读数，则要在较轻一盘添加小标准砝码 w 使其平衡再测。②将左右盘中的所有砝码全部交换，开启天平测定平衡用 IBA，如果倾角太大无法读数，则要在较轻一盘添小标准砝码 w，使其平衡进行测定。③在较轻一盘添加测分度值的小标准砝码 r，加于较轻的一盘，测定平衡位置，用 IBAr 表示。④将测分度值的小砝码 r 留在盘中，将剩下的砝码再进行第二次交换，测定其平衡位置，用 IAbr 表示。双次交换和上述步骤相同，依次记录静止点和回转点，填写记录。
4 砝码的清洁保护
做实验的砝码用后一般用酒精擦拭清洁，放置阴凉处自然风干，然后再放置于原包装盒内。工业用的铸铁大砝码一般用后要放置在洁净干燥的库房里，用布或塑料纸包好，避免受潮腐蚀影响其准确度。
5 结语
天平砝码的检定要经常进行，尤其是在做试验之前，就是用简单的直接衡量法也要做一次检定。如果在做精密试验时则要排除一切干扰因素，用交换衡量发或替代衡量法进行检定，方可保证所测量的质量是准确的。
