天平准确度的影响因素

一、环境因素

  这是最常被忽视但又至关重要的因素。

1.振动与气流 

  振动：来自地面的人员走动、隔壁的机器、通风系统等。振动会干扰天平传感器稳定读数，导致示值波动。

  气流：风、空调风、人员走过带来的空气流动、称量时开关门过快等。气流会对秤盘产生作用力，影响读数。这就是为什么精密天平要放在防风罩内使用。

2.温度变化

  环境温度：天平传感器对温度非常敏感。环境温度的剧烈变化（如阳光直射、空调出风口正对）会导致传感器部件热胀冷缩，产生漂移（读数持续缓慢变化）。

  样品温度：称量热的或冷的样品是常见错误。热样品会产生上升气流，产生“浮力效应”，导致读数偏小；冷样品（如刚从干燥器取出的）可能会吸收空气中的水分，导致读数持续变大。

3.湿度与静电

  湿度：高湿度环境可能导致样品吸收水分，使其质量增加。某些材料（如粉末）还可能结块。对于微量或半微量天平，湿度变化甚至会影响传感器。

  静电：在干燥环境中，尤其是称量塑料、玻璃等绝缘材料时，容易产生静电。静电会导致示值不稳定、漂移或重复性差。

4.环境磁场与重力场

  对于极高精度的天平，强磁场（如附近的大型电机、磁力搅拌器）可能会干扰传感器的工作。

  重力加速度：重力加速度g值随纬度和海拔高度变化。对于精度优于0.1mg的分析天平，如果被移动到不同地点，必须进行校准以适应当地的重力加速度。

二、操作与样品因素

1.样品放置位置（偏载误差）

  将样品放在秤盘的不同位置，理论上应该得到相同的读数。但实际上，由于机械结构和传感器限制，会存在微小差异，这称为偏载误差。规范操作要求将样品放在秤盘中央。

2.样品污染与洒落

  样品洒落、附着在容器外壁或秤盘上，会直接导致称量错误。尤其是具有腐蚀性、吸湿性或挥发性的样品，需要使用密闭的容器。

3.天平的校准与调整

  校准：使用标准砝码对天平的示值进行修正，是保证准确度的关键。天平必须定期（根据使用频率和精度要求）进行校准。

  内校：现代电子天平通常内置校准砝码，应按照说明书定期启动内校程序，特别是在温度变化、移动位置或长时间未使用后。

  外校：使用更高等级的外部标准砝码进行校准，通常由专业计量人员执行。

4.称量容器的选择

  使用过大的称量容器会增加与空气的接触面积，受气流和静电影响更大。应选择大小适中、重量轻的容器。

三、仪器自身因素

1.传感器的类型与质量

  这是天平的核心。电磁力平衡传感器、应变片传感器等不同类型，其精度、稳定性和成本差异巨大。传感器的制造工艺、材料和老化程度直接决定了天平的长期稳定性。

2.分辨率与量程

  分辨率：天平可以显示的最小质量单位（如0.1mg，0.01mg）。分辨率越高，对环境和使用的要求也越高。

  量程：天平的最大称量能力。通常，在相同量程下，分辨率越高，天平的精度等级越高。但高分辨率天平通常量程较小。

3.机械结构与防风罩

  秤盘支架的设计、天平的稳定性、防风罩的密封性都直接影响其抗干扰能力。

4.电子系统的稳定性

  包括滤波算法、温度补偿电路、模拟数字转换器的质量等。好的电子系统能有效过滤短期干扰，并提供稳定的读数。

  为了保证天平的精确度，应做到：

  ①.正确选址与安装：将天平放置在坚固、稳定、无振动的实验台上（如大理石台面），避免阳光直射、空调风、暖气片和门窗气流。

  ②.充分预热：天平在通电后需要足够长的时间（通常至少30分钟到数小时，根据精度而定）使传感器和电路达到热稳定。不预热是导致漂移的常见原因。

  ③.规范操作：

  使用前检查水平（观察水平泡）。

  称量前归零/去皮。

  待示数稳定后再读数。

  样品和容器应置于室温。

  轻开轻关防风罩，称量间隙保持关闭。

  样品置于秤盘中央。

  ④.定期校准：严格按照要求进行内校，并定期（如每年）由专业机构进行外校和检定。

  ⑤.日常维护：保持天平清洁，使用软刷或专用工具小心清理洒落的粉末，避免使用强腐蚀性清洁剂。

  通过理解并控制这些因素，可以最大限度地发挥天平的性能，确保获得准确可靠的称量结果。

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