电子天平的校准与使用

２８　计量技术１９９４．№ｌ１　电子天平的校准与使用　（江苏省仪征市标准计量局，丝　２１１４００）　了　７Ｉ　ｃＬ　一　摘赛本文分析、探讨了重力加速度对电子天平称量结果的影响．并就电子天平校准与使用中的有关问　题也作了必要说明，以期对电子天平的检定与使用人员能有所帮助。　平显示器读数。　问题的提出　对于一台刚出厂的合格的电子天平，假定　由于电子平天与传统杠杆天平（如ＴＧ３２８　它在产地（　）称量一质量为　的物体，读数为　型）相ｔＺ，在称量原理上差别较大，使用者对它　鼠（８．数值上就等于肌）．其结果是正确的．到　的称量特点尚不够了解与熟悉，实际工作中，我　了使用地　）在同样的称量条件下，即使　、　们发现存在着这样一种比较普遍的现象：许多　保持不变，仅由于重力加速度由　变为９　的影　单位在购回电子天平后，即自行安装使用，很快　响．其称量读数将变为既。根据式（１）与式（２）　发觉电子天平的称量结果并不准确，存在着较　可得：　大误差．便误认为是机器本身质量有同题，而　８．／ｓ６一　／　（３）　要求厂方或经销商派人来修理或进行调换，结　由式（３）可见，风不等于　．这表明，正是为什　果不但花费了人力物力，而且有时还不能解决　么许多单位在购回电子天平后，在未进行重新　问题　有鉴于此，本文将对电子天平在安装之　校准韵情况下，一经使用便发觉称量不准的根　后、称量之前所必不可少的一个环节——校准　本原因。　的重要性进行分析讨论，以便为广大电子天平　的检定与使用人员了解电子天平称量特性．为　三、ｇ值对电子天平称量影响的大小　正确使用电子天平提供理论上的指导与帮助。　下面以标称值１Ｏ０ｇ（０．１ｋｇ）的三等砝码为　二、电子天平的称量原理及特点　例．讨论９值的变化对电子天平的称量结果产　生多大的影响。因ｇ可以表示为０］：　杠杆天平的称量原理是比较测量法，称量　９．７８０３０９＋５．１８５５２　Ｘ　ｌＯ一　ｓｉｎ　一５．７　结果与重力加速度９值无关，亦即与称量的地　Ｘ　ｌＯ一　ｓｉｎ　２￣ｐ一３．０８６×１０一‘＾．夸９ｏ＝　理位置无关　电子天平的称量原理与杠杆天平　９．７８０３０９，表示赤道上海拔为０时的重力加速　的显著不同之处在于，电子天平是先将被称物　度；９　一５．１８５５２×１０　ｓｉｎ　一５．７×１０７　ｓｉｎ　２　体质量　产生的重力通过（电磁平衡）传感器　表示９的纬度修正；转换成电流（　），然后再测量此电流的大小来反　■■ｔ　　一一３．０８６Ｘ１０　ｈ表　示９的海拔高度修正。　映被称物质量的大小。因此称量结果实质上是　由式（３）可得；　被称物重力的大小，与重力加速度ｇ值关系密　切．用公式可以表示为：　璺｜二璺：　二　（４）　舢　Ｍ．ｇ￣ＫＩ　（１）　由于　、９。相对于舢都很小，鼠、　与标称　：Ｋ。，　（２）　值　亦相差很小，因此式（４）可近似写成：　式中，　是传感器的转换系数；　表示将电流　Ａ　—　。一　＝—９．－－９￣×　转换成数字显示量的转换系数；　表示电子天　０　舢　维普资讯 http://www.cqvip.com

计量技术１９９４．№１１　如果不考虑海拔因素，分别考察北京（约北　纬４０。）广州（约北纬２３。）两地，则北京的　应　为２．１３７００３９　Ｘ　１０。ｍ／ｓ　．广州的　应为　０．７８８７２８０ｘ１０－￣ｍ／ｓ　，在北京和广州用同一台　电子天平称量０．１ｋｇ的砝码，称量结果将相差：　△ｓ　或一＆一１３７．８６（ｍｇ）　码在式（１）中产生的电流，大小有差别，为使此　不同的电流ｆ能在式（２）中得到相同的８值，电　子天平执行校准功能时，微处理器将自动改变　转换系数Ｋ　的大小，使不同的ｆ值得到相同的　８显示值。因此，校准之后，专用校准存贮器内　的标准数据将有所改变，以后天平的每次称量　将与改变后的标准数据进行比例运算以得出正　确的数据。　结果表明，在北京用电子天平称量为１００ｇ的物　体，到了广州，如不对电子天平进行调整，则称　量值将减少１００ｍ８还多，相对误差达千分之一　以上。显然如此大的误差对于精密分析测量是　不能允许的，实际上１００ｇ的三等砝码，检定规　程规定其最大允差仅为士２ｍｇ。　‘　对于处在同一纬度而海拔不同的两个地点　以东部平原城市杭州和西部高原城市拉萨相比　较，两地海拔相差约４０００ｍ，则电子天平称量　１００ｇ的误差可表示为：　ＡＳ＝８。一毋＝１２６．２（ｍｇ）　五、电子天平校准与使用中的注意事项　从上面的分析可知，校准存贮器内所存贮　的标准数据的准确度将直接决定电子天平称量　结果的可靠程度，因此对于校准所使用的标准　砝码，就必须根据电子天平自身的称量误差来　选择。一般来说，大多数天平用户并不具备高准　确度的砝码，当购回电子天平，在安装之后，称　量之前，均须向当地计量部门申请检定，由当地　计量部门用准确度高且稳定可靠的标准砝码对　结果表明，海拔每升高１００ｍ，称量１００８的　结果将减少约３ｍ８。　综上所述，由于８值受纬度与海拔高度的　天平进行校准与检定，这样才能有效地保证电　子天平称量的准确性。　由于目前市场上销售的电子天平牌号较　影响，称量值随纬度的增高而加大；随海拔的升　高而减小。因此，电子天平在安装之后，使用之　前都必须进行校准。　多，各种电子天平的硬件配置不尽相同，因此进　行校准的方式程序也有差别。如德国Ｓａｒｔｏｒｉｕｓ　四、电子天平的校准　电子天平的校准原理，是把按准用标准砝　码通过传感器输出的电流信号，在采样电阻上　公司的ＢＡ系列电子天平　与日本Ａ＆Ｄ公司　的ＦＡ系列电子天平　相比，在校准程序上前　者就远较后者简单、方便。一所以校准时，瘟根据　各种电子天平所规定的特定操作程序进行，以　正确完成校准功能。当然，校准之后仍要对其计　变成电压信号，以此电压信号为基础，进行Ａ／　Ｄ转换，天平内部的微处理器将转换后的数字　量作为校准标准，存入专用校准存贮器，以后天　平的称量每次便与该标准数据进行比例运算，　得出正确的称量数据。　由式（１）、（２）可以得到：　ｓ一（　ｌｇ／ｘ）Ｍ　（５）　量性能进行综合检定，台格之后，方可正式使　用。　就电子天平的使用来说，一般都要求远离　磁源、避免振动、湿度适宜、温度恒定、接地良好　等等。即使在小范围内位置有过移动　重新调整　过水平，称量之前也应重新进行校准。通常开机　后还需要预热较长的一段时间（至少半小时以　上），才能进行正式称量　此外电子天平在闲置　较长一段时间　，或连续使用较长一段时间（如两　个星期）之后，以及使用环境发生了大的变化　（尤其是温度），一·般也需要进行相应的校准，以　保证称量结果的准确与可靠。　转第２２页，　为使式（５）中ｓ数值上等于肌，则必须　（　，ｇ／Ｋ）等于１。由于不同地点的ｇ值并不相　同，为使（　ｇ／Ｋ）恒为１，又因为　仅决定于传　感器结构，所以只能通过改变转换系数　达到保持（　，ｇ／Ｋ）恒定为１的目的。　来　具体地说．由于不同地点　值不同，标准砝　维普资讯 http://www.cqvip.com

计最技术１９９４．№１ｌ　（　）　。　（　）及　（￡）随时间变动的规律如刚３　所示。　组短路；以产生极强的去磁作用。　应使直流电源电压￡『≥２５Ｖ．限流电阻Ｒ取　值范围可为（２５￣５０）Ｏ，在实际测试条件允许　＿ｌ（，）　Ｊ（ｆ）　Ｒ（　）　的情况下。可尽量增大Ｒ的数值。可以选用各　种不同类型的仪器测量绕组电阻。如双臂电桥、　数字檄欧计和数字电压表等。　四、旁证实　利用‘　一｛４型电桥对ｓ７—３０／１０型电力　变压器进行测量，取　一２５Ｖ，Ｒ＝５０Ｏ。将本文　圉３　方法与常规方法的测量结果列入表ｌ中以做比　较。　短路绕组中的电流象函数为　，１（ｓ）　寰１　绕组　常规方法　ｆｏ）　ＭＵ　短路去磁法　（０）　１．５４４　Ｊ．５３９　１．５５０　一　为　干　丽　（８）　电阻　电阻值　稳定时间　电阻值　稳定时蚓　ｆＳ　５８　５０　５６　将式（８）进行拉普拉斯反变换得短路绕组电流　（ｓ）　＜Ｊ　＜１　＜１　１．，５４５　１．５３８　ｅ一　（９）　雎　１．５５２　由此可知，随着充电电流快速达到稳定值，短　五、蛄论　本文方法的特点在于合理地利用了变压器　侧绕组短路时极强的去磁作用，使绕组充电　能在瞬间完成。该方法适用于各种不同容量、不　路绕组的去磁作用便自动消失．对于电阻的测　量不发生任何影响。　测量低压侧绕组电阻时．应将高压侧绕组　短路．电源和限流电阻接到低压侧绕组。只要　满足下面关系式即可．即　≥　一２／／　（１０）　同联结组、铁芯为五桂式或三柱式的电力变压　器。该方法操作简单，可以不使用恒流源，易　于在现场宴施。如果使用恒流源，将会更加缩　短充电时间。　●考文■　［】］董倥等．　种快速测量变压嚣绕组电阻的新方法．《变压　器》．Ｉ９９０．２７（４）。　三、绕组电阻的测试方法　在测试过程中，三相变压器的高压侧和低　压侧，其一作为测量端口．其二则作为非测量　［２］陈启昌等ｔ测量大型电力变压器绕组电阻的磁通泵法，　《变压器》．Ｉ９９３．３０（３）．　端ｒ『或短路端口　接线的原则是，将与测量端　ｒｆ绕组处于同一铁芯柱上的另一非测量端口绕　ｆｊ：接第２９贞）　：２］Ｓａｒｔｏｒｉ￣Ｂａｓｉｃ　ＥＩｃ￣ｒｏｎｉｅ　Ａｍｌｌｙｔｉｃ￣ｌ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　Ｂａ　ｎ％　参考文献　Ｉ］　国家拄术监督局．教育扯教材编写组质量计量基础＋技　术标准出版社．８２年第一版．Ｐ．９－　１ｐ．￣ｍｌｌａｔｉｏｎ　ａ　ｒｘｌ　Ｏｇｅａ￣ｔ／ｎｇ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ（Ｇｅｒｍａｎｙ）．　：３］　ＦＡ　Ｓｅｒｉｅｓ　Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ＥＩｃ￣ｒｏｎｉｅ　Ｂａ　％Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｍａｎｕａｌ，　＾８１Ｄ　Ｃｏ．Ｌｔｄ．（Ｊａ￣ｎ）．