实验室天平基础知识

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天平的保养
•维护/清洁
• 持续通电状态 • 避免过度超载 • 天平的校准和检验 • 按出厂标准调整
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天平保养对你意味着更多……
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一台(15,000人民币)天平 设计寿命五年,年均折旧 3,000人民币;
为什么？
如经过合适保养，延长二年，则 等于节省6,000人民币!
天平的安装环境的选择
称量台的选择： • 减少振荡 • 抗磁性 • 静电保护 • 天平专用工作台 • 水平位置
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如何实现正确称量 经常遇到的问题: • 天平不稳定 • 天平的重复性较差 • 天平稳定速度太慢
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如何实现正确称量 最常见的原因: • 环境温度变化 • 样品带静电 • 称量样品吸收或释放水份 • 称量样品被磁化 • 空气浮力影响 • 天平技术参数设置不当
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天平的安装环境的选择
避免光照影响： •避免阳光直射 •照明装置应与工作台保持距离 •最好用荧光灯
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天平的安装环境的选择
减小气流影响： • 远离风扇、空调 • 远离气流及热量辐射源 • 避免在门旁称量
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减小吸湿或蒸发的影响
• 使用清洁干燥的容器并保持称盘 的清洁无水滴 • 使用细颈瓶 • 盖好盖子或塞个木塞子
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减小磁性影响
• 对强磁性物品消磁 • 可用支架将样品与秤盘隔离 • 用钩子-下称钩称量 • 屏蔽磁力-将样品放在非金属 制的容器内 • 用户可使用非磁性材料将磁性 影响降低到最小程度
y displayed value y2 y yL y1
fL(x)
f(x) X load on balance
x1
x2
x2
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线性
• 定义：天平的显示值与负载样 品质量的偏差； • 偏差值越大, 称量结果线性的 准确性越差；
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线性校准
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天平基本原理
• 机械天平: 杠杆原理, 弹簧原理
• 电子天平: 电磁补偿原理, 应变电阻原理, 振弦原理
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电磁补偿原理天平
• 用电磁力平衡被称物的重量
N
S
S
N
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电磁补偿原理天平
• 被测量物体重量引起弹性体的形变
欧盟指令: 90/384/EEC, 标准 EN45501
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相关国家法规_电磁兼容,安规
• 指令: • 73/23/EEC
低电压指令
• 标准:
• 89/336/EEC 电磁兼容指令 • IEC/EN61010-1:2001
安全
• 美国、加拿大、澳大利亚：CSA， UL， FCC
• EN61326:1997 (Class B) 电磁兼容
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主要内容
电子天平技术指标 电子天平基本原理 相关国际法规
电子天平日常操作与维保 电子天平生产过程 电子天平型评测试
电子天平常见功能及符号
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主要内容
电子天平技术指标 电子天平基本原理
电子天平常见功能及符号 电子天平日常操作与维保 电子天平生产过程 电子天平型评测试
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相关国际法规
相关国际法规_计量
• 中国: GB/T 26497-2011 电子天平国家标准 (等效采用OIML R76) • 欧洲: OIML R76 • 美国: NTEP JJG 1036-2008 电子天平检定规程
实验室天平 基础知识
上海天美天平仪器有限公司
黄诚
主要内容
电子天平基本原理 相关国际法规
电子天平技术指标
电子天平常见功能及符号 电子天平日常操作与维保 电子天平生产过程 电子天平型评测试
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天平技术指标 天平技术 指标_概述
规 格 称量范 围 (g) 读数精度 (mg) 重复性 误差 (mg)
天平技术指标_最大允许误差(MPE)
• 最大允许误差代表天平在不同的加载范围内允许的示值误差. 例如: CP214, Max = 210g, d = 0.0001g, e = 0.001g, I 级天平 0 ≤ m ≤ 50,000 ≥ 0g ~ 50g, MPE = 0.5e = 0.0005g 50,000 < m < 200,000 ≥ 50g ~ 200g, MPE = 1e = 0.001g 200,000 < m ≥ 200g ~ 210g, MPE = 1.5e = 0.0015g
- 工作温度范围：5～40℃
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天平技术指标_量程/最大秤量
• 量程：零值到最大称量值之间的范围 • 最大秤量：天平可以称量的最大样品量
最大秤量
220g
量程: 0 -220 g
FA2204C
最大秤量 : 220g
0
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天平技术指标_分度值
6/2 6/2 6/2 6 2 2 3 4
61~225 225 120 220 320 520
0.02 (≤40g) 0.05 (> 40g) 0.02 (≤40g) 0.05 (> 40g) 0.1 0.2 0.2 0.4
￠80
￠90 ￠90 ￠90 ￠90
分析 天平 0.1mg
- 灵敏度漂移（10～30 ℃ ）：1.5ppm/ ℃
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最大允许误差(MPE)
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天平技术指标_线性
• 线性：表示天平控制负载样品质量和显示数值之间的线性关系的能力 • 定义：测量值与通过两个测量点（通常是天平的零点和最大称量值） 的标准直线的测量偏差。
y NL f ( x ) f L ( x) y y L
天平的常见功能及符号 天平 的常见功能及符号
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主要内容
电子天平技术指标 电子天平基本原理 相关国际法规 电子天平常见功能及符号 电子天平生产过程 电子天平型评测试
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电子天平日常操作与维保
天平的使用与保养
• d = 实际分度值 天平可以显示的最小读数或两个显示读数之间的最小增量 • e = 检定分度值 OIML国际法定计量组织/合法贸易结算接受的仪器可读性；是经检定 认证后的任意两个显示读数之间的最小增量 • 中国计量检定规程有关规定：有刻度、有辅助装置的天平，其检定分 度值e应当满足：d < e ≤ 10d
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天平的校准
• 电子天平为什么要校准?
• 消除不同海拔高度 (重力加速度) 对称量结果的影响 • 消除环境温度变化对称量结果的影响 • 在当前称量环境下对天平进行赋值 • 消除天平使用过程中积累的各种漂移误差
• 电子天平需要经常校准
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Ma x
1d
0
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天平技术指标_双量程/浮动量程
•普利赛斯390HE 225SM-DR（双量程）
•普利赛斯390HE 225SM-FR（浮动量程）
ￚ当称重物的重量（含皮重）≤102g时，天平读数精度为0.01mg； ￚ当称重物的重量（含皮重）在102g~225g 时，天平读数精度自动转 换为0.1mg。 ￚ当称重物的重量（不含皮重）≤61g时，天平读数精度为0.01mg（ 十万分之一）； ￚ当称重物的重量（不含皮重）＞61g、含皮重的重量≤225g 时，天 平读数精度为0.1mg（万分之一） 。
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天平技术指标_准确度等级
举例: FA2204C.
显示分度值d=0.0001g, 检定分度值e=0.001g, 检定分度数 n=220/0.001=220,000 因e ≥0.001g, n > 50,000, 所以FA2204C为 I 级天平。
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避免环境温度变化的影响
• 不要称直接从干燥箱或冷藏箱内拿 出的物品 • 使样品的温度接近实验室或称量室 内的温度 • 用镊子拿物品 • 不要将手放在称量室内，否则温度 会有变化 • 选择一个接触面较小的容器
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减少静电影响
• 增加空气水份含量, 保持空气相 对湿度为45~60% RH较为理想 • 将称量试管放在一个金属容器内 • 使用除静电装置 • 天平接地
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天平应当注意时刻保持清洁
应用天平提供的清洁刷定期清扫称量盘 ,防风罩,称量室以及天平操作平台;同 时应注意保持称量环境的清洁。
线性 误差(mg)
0.02
秤盘直 径(mm) ￠80 ￠80 ￠80 ￠80
18×15×24 18×15×24 18×15×24 18×15×24 18×15×24 18×15×24 18×15×24 18×15×24 18×15×24
风罩内档尺 寸（cm)
典型称量 时间(s)
6
0.02 /0.1 0.02 0.02 / 0.1 0.02 /0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
• 线性校准:通过对全量程范围 内的多个点的称量结果的线性 化来消除误差，使得显示称量 结果与参考质量的比例接近1:1。
• 天平的线性误差通常为“S”型， 即低量程范围内称量值偏小， 高量程范围称量值偏大
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天平技术指标_偏载误差
• 在哪块板上会感觉更安全? 理想状态下，天平在称量盘上任何一点的显示值应该相同，即时是 在角落
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偏载误差
• 定义：负载(半载)在天平称盘中心位置的称量值与其在偏载位置的 称量值的偏差；
示例：FA61001C 偏载误差 ：0.3 g 负载: 4000g 砝码
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电子天平技术指标 相关国际法规
电子天平基本原理 电子天平常见功能及符号 电子天平日常操作与维保 电子天平生产过程 电子天平型评测试
125SMFR
半微量 天平 0.01mg
125SM
125
0.01
225SMDR 225SMFR 225SM 120A 220A 320A 520A
61 ~125 102 /225
0.01 / 0.1 0.01 / 0.1 0.01 / 0.1 0.01 0.1 0.1 0.1 0.1
0.02 (≤40g) 0.05 (> 40g) 0.02 (≤40g) 0.05 (> 40g) 0.02 (≤40g) 0.05 (> 40g)
•良好的环境 •正确的使用 •持续的保养
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影响天平称量结果准确性的环境因素
环境因素包括：
•温度 •湿度 •光照 •气流 •振动…
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天平的安装环境的选择 选择合适的工作室： •防止振荡和振动 •只有一个出入口 •窗户越少越好 •工作台置于房间角落
天平技术指标_重复性
•相同的称量条件下，短时间内多次将同一砝码 放置天平称量盘上应当获得相同的称量结果。
好
差
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重复性误差的数学表示
• 重复性误差可以通过在相同的称量条件下，短时间内多次将同一 砝码放置在称量盘上获得称量结果计算求得 • 相同测量条件包括：测量仪器、测量程序、操作者、测量地点、 环境条件等 • 天平重复性的优劣不仅取决于天平本身的性能，还取决于称量的 环境条件、检定操作人员的熟练程度等因素 • 标准偏差（s）的计算公式如下：
s
1 xi x n 1 i 1
n


2
高斯分布曲线
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标准偏差
• 标准偏差的数值越大，称量结果的重复性越差
N
10 good 5 b ad s = 0. 045 g s = 0. 12 g
g 99. 95 100 100.05
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