电子天平讲义全解

电子天平讲义
二、对规程的解释
1.适用范围
本规程适用于电子天平（以下简称天平）的首次检定、后续检定和使用中检验。

首次检定是指对从未检定过的天平所进行的一种检定。

后续检定包括：强制性周期检定；修理后的检定；周期检定有效期内的检定，不论是由用户提出请求，或由于某种原因使有效期内的封印失效而进行的检定。

使用中检验是指为检查衡器的检定标记或检定证书是否有效、保护标记是否损坏、检定后衡器是否遭到明显改动，以及其误差是否超过使用中最大允许误差所进行的一种检查。

通常我们的检定应执行首次检定或后续检定。

本规程规定天平应增加最小秤量的标记。

2.概述
通过作用于物体上的重力来确定该物体质量，并采用数字指示输出结果的计量器具。

用于砝码质量量值传递、物体质量测量、体积测量及磁性测量等。

也可以用于确定与质量相关的其他量值、数量、参数或特性。

3、计量性能要求
3.1实际分度值（d）
指相邻两个示值之差。

3.2检定分度值（e）
用于划分天平级别与进行计量检定的，以质量单位表示的值。

检定分度值e
由生产厂根据表1的要求选定。

3.2.1检定分度值e 可取下列形式： 1×10k 或2×10k 或5×10k 其中k 为正整数、负整数或零。

检定分度值只能以1、2、5为基数，不能以3、4、6、7、8、9为基数。

如：e=6kg 是错误的。

3.2.2检定分度值e 由下式规定：
d ≤
e ≤10d
在一般情况下，检定分度值e 还应服从e =10k kg ，其中k 为正整数、负整数或零。

通常e =10d 、e =5d 、e =2d 、e =d ，e =d 几种情况。

3.3检定分度数（n ）
最大秤量与检定分度值之比， 。

3.4准确度级别
3.4.1天平按照检定分度值e 和检定分度数n ，划分成下列四个准确度级别： 特种准确度级 符号为 高准确度级 符号为 中准确度级 符号为 普通准确度级 符号为
本规程取消了标准天平、工作用天平的分类。

3.4.2天平准确度级别与e 、n 的关系见表1。

表1 天平准确度级别与e 、n 的关系
准确度级别 检定分度值e
检定分度数 最小秤量 最小
最大 特种准确度级 1μg ≤e ＜1mg 可小于5×104
不限制 100e 1mg ≤e 5×104
100d 高准确度级 1mg ≤e ≤50mg
1×102 1×105 20d 0.1g ≤e 5×103 1×105 50d 中准确度级 0.1g ≤e ≤2g 1×102 1×104 20d 5g ≤e
5×102 1×104 20d 普通准确度级
5g ≤e 1×102
1×103
10d
本规程增加了对最小秤量的要求，如表1最后一列。

除e ＜1mg 的 级天平外，其余对用d 计算最小秤量。

e
Max n =e Max
n =
例如：一台电子天平，d=1mg，e=10mg，Max=210g，计算最小秤量。

该天平为级天平，而1mg≤e≤50mg，所以该天平的最小秤量Min=20d=20mg。

3.4.3具有单一量程范围的天平，在整个称量范围内的最大秤量所对应的检定分度数n由下式给出：
确定天平的准确度等级，例如：
一台天平，d=1mg，e=10mg，Max=210g，
由公式，查表1，5×103≤n≤1×105
所以该天平为级天平。

3.4.4多范围：有两个或多个称量范围，具有不同最大秤量和不同实际分度值，每一个称量范围均可从零到相应的最大秤量。

具有多范围的天平，在每一个独立称量范围内的最大秤量Max i所对应的检定分度数n i由下式给出：
(i——每个独立称量范围的序号)
3.4.4.1检定分度值应符合e i+1＞e i（i=1，2…），并标明相应的Min、n、Max。

3.4.4.2当满足不同的准确的级别要求时，应按照较严格的要求定级。

但可在天平检定证书内页格式的检定结论中，标示出其他量程的称量范围及准确度级别。

多范围天平是指双量程天平或三量程天平。

例如：一台双量程天平：
Max
1
=40g e1=0.1mg，Min1=10mg n1=4×105
Max
2
=120g e2=1mg，Min2=10mg n1=1.2×105
3.4.5多分度：只有一个称量范围，按不同实际分度值分为几个局部称量范围。

局部称量范围是根据所加载荷的增减自动确定的。

具有多分度的天平，在每一局部称量范围内的最大秤量Max i所对应的检定分度数n i由下式给出：
(i——局部称量范围的序号)
3.4.5.1检定分度值应符合e i+1＞e i（i=1，2…）。

3.4.5.2最小秤量Min i=Max i-1
多分度天平是指变量程天平。

例如：一台多分度值天平：Max=15kg
e 1=1g （0～2）kg n
1
=2000
e 2=2g （2～5）kg n
2
=2500
e 3=10g （5～15）kg n
3
=1500
e
Max
n=
e
Max
n
i
i
i
=
e
Max
n
i
i
i
=
4
10
1.2
10
210
⨯
=
=
=
e
Max
n
4
10
1.2
10
210
⨯
=
=
=
e
Max
n
3.4.5.3根据天平的准确度等级，除最后一个局部称量范围外，应符合表2的要求。

表2 准确度级别
级 级 级 级 ≥5×104
≥5×103
≥5×102
≥50
3.5最大允许误差（MPE ）
加载或卸载时的最大允许误差见表3。

表3最大允许误差
最大允许误
差 载荷m （以检定分度值e 表示）
级
级
级
级 ±0.5e 0≤m ≤5×104 0≤m ≤5×103
0≤m ≤5×102
0≤m ≤50 ±1.0e 5×104＜m ≤2×105 5×103＜m ≤2×104 5×102＜m ≤2×103
50＜m ≤2×102
±1.5e
2×105＜m
2×104＜m ≤1×105 2×103＜m ≤1×104 2×102＜m ≤1×103
任何一次单次测量结果的误差，均不应超过相应载荷的最大允许误差。

3.5.1偏载误差：同一载荷下不同位置的示值误差，均应符合相应载荷最大允许误差的要求。

3.5.2重复性：同一载荷多次称量结果间的差值，不得超过相应载荷最大允许误差的绝对值。

3.5.3加载或卸载时各载荷点的示值误差不得超过相应载荷最大允许误差的要求。

3.5.4当实际分度值d 大于1/5检定分度值e 时，应先确定天平修约前的示值，消除任何包含在数字示值中的化整误差，方法如下：
式中：P ——修约前的示值；
I ——天平的示值；
△L ——附加砝码值。

式中：E ——化整前的示值误差；
L ——载荷值。

E c =E-E 0
式中：E c ——化整前的修正误差；
E 0——零点或零点附近的误差。

当d ＞1/5e 时，即e ＜5d （e=d ，e=2d ）时，应对天平进行修约。

例如：一台电子天平，d =5g ，e =10g ，Max =2000g ，加放1000g 的砝码，示值为1000g ，逐一加放1g 的小砝码，示值由1000g 变成1005g ，附加小砝码为
e
Max i i 1
+L
e I P ∆-+=2
1
8g，代人上述公式：
P=（1000+1/2×10-8）=997g
化整前的误差为：E=-3g
零点误差E0=+1g，则
E c =E-E
=-3-1=-4g
3.5.5天平使用中检验的最大允许误差应是首次检定时最大允许误差的两倍。

4.通用技术要求
4.1外观要求
天平必须具备下列标记：制造厂名称或商标、产品名称、准确度级别、型式批准标记、制造计量器具许可证标记、最大秤量、最小秤量、实际分度值、检定分度值、出厂编号、出厂日期等。

适当时必备的标记：电源电压、电源频率、在满足正常工作要求时的特殊温度界限、由若干独立但又相互关联的模块组成的天平，每一模块均应有识别标记。

4.1置零装置
4.1.1天平可以有一个或多个置零装置。

4.1.2置零装置的效果不得改变天平的最大秤量；
4.1.3初始置零装置的效果不应超过20%最大秤量。

4.2零点跟踪装置
天平应具有零点跟踪装置，零点跟踪装置在出厂时默认为开启状态；置零装置和零点跟踪装置的总效果，不得超过最大秤量的4%。

通常出厂设置零点跟踪为4d～5d，一般用10d摆脱零点跟踪。

4.3去皮装置
天平可以有一个或多个去皮装置。

4.3.1去皮装置应能保证准确置零，从而进行净重衡量；
4.3.2去皮装置不得在零点以下或最大秤量以上使用。

5计量器具控制
5.1检定标准
5.1.1砝码
应配备一组标准砝码，其扩展不确定度（k=2）不得大于被检天平在该载荷下
mg
MPE 3.3103
1
31=⨯=MPE 3
1
1mg E 2等级、F 1等级、F 2等级 ＞1mg
E 2等级、
F 1等级、F 2等级
举例说明：一台天平，d=1mg ，e=10mg ，Max=200g
天平在200g 载荷处，最大允许误差绝对值为1.0e ， 由《砝码》规程可知，F 2等级200g 砝码的扩展不确定度U =1.0mg
U ＜ ，所以F 2等级以上砝码均可以使用。

5.1.2其他有关测量用的器具
a ） 分度值不大于0.2℃的温度计；
b ）相对准确度不低于5%的干湿度计；
c ） 非常规检查时所用的有关仪器设备。

5.2温度要求 1）法定温度界限
如果在操作说明书中没有指定特殊的工作温度，则天平应在-10℃～+40℃的温度条件下正常工作，其计量性能不得超过表3的有关规定。

2）特殊温度界限
如果操作说明书中指定了特殊的工作温度界限，则天平应在下述温度界限内保持其计量性能。

界限的范围至少应等于： 对于 级天平为5℃； 对于 级天平为15℃； 对于 级、 级天平为30℃。

5.2.1检定环境条件 5.2.1.1温度条件
检定应在稳定的环境温度下进行，除特殊情况外，一般为室内温度。

稳定的环境条件是指：在检定期间所记录的最大温差，不超过天平温度范围的1/5，并且对于 级天平不大于1℃，对于 、 、 级天平不大于5℃。

5.2.1.2湿度条件
对于 级天平相对湿度不大于80%，对于 、 、 级天平不大于85%。

5.2.1.3其他影响量
振动、大气中水汽凝结和气流级磁场等其他影响量不得对测量结果产生影响。

5.2.1.4天平和砝码应尽量避免阳光直接照射。

5.2.2检定前的准备
5.2.2.1将天平放置在一平整、稳固的平台或平板上；
放置天平的平台应为平整的大理石台面或者是厚实的平板，天平下面不要铺垫胶皮板，因为这样会对天平产生磁性，影响天平的示值准确性。

5.2.2.2将天平调整到水平位置； 将水平泡调整到中央位置。

5.2.2.3接通电源，天平预热，达到平衡、稳定； 预热时间一般为30min 。

5.2.2.4校准天平； 5.2.2.5进行一次预加载。

5.3检定项目
天平的检定项目为外观检查、偏载误差、重复性、示值误差。

使用中检验不用进行外观检查。

5.3.1偏载误差
载荷在不同位置的示值误差必须满足相应载荷最大允许误差的要求。

试验载荷选择1/3（最大秤量+最大加法除皮效果）的砝码。

优选个数较少的砝码，如果不是单个砝码，允许砝码叠放使用。

单个砝码应放置在测量区域的中心位置，若使用多个砝码，应均匀分布在测量区域内。

按秤盘的表面积，将秤盘划分为四个区域，下图为天平偏载误差检定位置示意图。

E c ≤MPE ，示值误差应是对零点修正后的修正误差。

本规程与原规程不同，在对偏载测试时应对零点进行修正。

例如：E 0=-0.5g ，E =0.5g ，则E c =E-E 0=0.5-（-0.5）=1.0g 5.3.2天平的重复性
相同载荷多次测量结果的差值不得大于该载荷点下最大允许误差的绝对值。

5.3.2.1如果天平具有自动置零或零点跟踪装置，应处于工作状态。

5.3.2.2试验载荷应选择80%～100%最大秤量的单个砝码，测试次数不少于6次。

在做重复性检定时，试验载荷可以选取接近80%～100%最大秤量的单个砝码测试，如：Max =210g ，重复性测试可以选取200g 测试。

5.3.2.3测量中每次加载前可置零。

重复性检定时不用记录零点示值，每次加载前可将天平置零，这与原规程不一样。

5.3.2.4天平的重复性等于E max -E min ，式中E max
为加载时天平示值误差的最大值；
为-E min加载时天平示值误差的最小值，E max-E min≤MPE。

5.3.3示值误差
各载荷点的示值误差不得超过该天平在该载荷时的最大允许误差。

5.3.3.1测试时，载荷应从零载荷开始，逐渐地往上加载，直至加到天平的最大秤量，然后逐渐的卸下载荷，直到零载荷为止。

5.3.3.2试验载荷必须包括下述载荷点：空载、最小秤量、最大允许误差转换点所对应的载荷（或接近最大允许误差转变点）、最大秤量。

例如：一台电子天平，d=0.1mg，e=1mg，Max=210g；
试验载荷必须包括：1mg，10mg，50g，200g，210g这几个载荷点。

5.3.3.3无论加载或卸载，应保证有足够的测量点数，对应首次检定的天平，测量点数不得少于10点；对于后续检定或使用中检验的天平，测量点数可以适当减少，但不得少于6点。

E c≤MPE，示值误差应是对零点修正后的修正误差。

5.3.4检定结果的处理
按本规程要求检定合格的天平发给检定证书，检定不合格的天平发给检定结果通知书，并注明不合格项目。

5.3.5检定周期
天平的检定周期一般不超过1年。

附录A
电子天平检定原始记录
送检单位：山东科兴生物制品有限公司 地址: 章丘 证书编号：F04-20082717 制
造
厂 上海天平仪器厂
最大/小秤量 200g/10mg
实际分度值d 0.1mg 温度 ：22.0℃ 型号规格 FA2004 天平器号 153
检定分度值e 1mg 湿度：49%RH
设备编号
/
准确度等级
外观检查 合格
标准砝码 E2等级砝码 标准砝码证书编号 F03-20080246 F03-20080245 有效期至
2009年7月30日
测量范围 1mg ～500g 标准砝码编号
255 不确定度或准确度等级或最大允许误差 U =（0.01～0.27）mg U =（0.002～0.008）mg
检定依据
JJG1036-2008
《电子天平》
检定日期 2008年8月27日
有效期至 2009年8月26日
一、偏载误差 E = I + e/2 – △L – L ， E C = E – E 0 (*)
位置
试验载荷L (g) 示值 I (g) 附加砝码△L (g) 误差E
(g) 修正误差E c
(g)
最大允许误差
(e)
注
1 (*)0.0010 0.0010 0.0000 / /
1 99.9998 99.999
2 -0.0006 -0.0006 ±1.0 2 (*)0.0010 0.0010 0.0000 / / 2 99.9998 99.9998 0.0000 0.0000 ±1.0
3 (*)0.0010 0.0010 0.0000 / / 3 99.9998 99.9998 0.0000 0.0000 ±1.0
4 (*)0.0010 0.0010 0.0000 / / 4 99.9998 99.9998 0.0000 0.0000 ±1.0
5 (*)0.0010 0.0010 0.0000 / / 5
99.9998
99.9998
0.0000
0.0000
±1.0
二、重复性 L=200.0000 , E = I + e/2 – △L – L
序号
示值 I (g) 附加砝码△L (g) 化整前示值P
（g ） 误差E
（g ） 最大允许误差
（e ） 1 200.0000 0.0000 ±1.0 2 199.9998 -0.0002 ±1.0 3 199.9998 -0.0002 ±1.0 4 199.9999 -0.0001 ±1.0 5 199.9999 -0.0001 ±1.0 6 199.9996
-0.0004
±1.0
7 8 9 10
1 2 5 4 3
1 2 5 4 3
1 2 5 4 3
三、示值误差 E = I + e/2 –△L – L，E C = E – E0(*)
序号试验载荷L
（g）
示值I
（g）
附加砝码△L
（g）
误差E
（g）
修正误差E c
（g）
最大允许
误差
（e）
1 (*)0.0010 0.0010 0.0010 (*)0.0000 0.0000 / 0.0000 ±0.5
2 0.0100 0.0100 0.0100 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 ±0.5
3 20.0000 20.0000 20.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 ±0.5
4 50.0000 50.0000 50.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 ±0.5
5 99.9998 99.9999 99.9999 0.0000 0.0001 0.0000 0.0001 ±1.0
6 149.999
7 149.999
8 149.9998 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 ±1.0
7 200.0000 200.0003 200.0003 0.0003 0.0003 0.0003 0.0003 ±1.0 8
9
10
11
12
四、检定结果
检定项目检定结果最大允许误差
测量范围10mg～200g /
实际分度值0.1mg /
检定分度值1mg /
偏载误差-0.6mg ±1.0
重复性0.4mg 1.0
示值误差
0≤m≤50g 0.0mg ±0.5e 50g＜m≤200g 0.3mg ±1.0e /＜m≤/ / ±1.5e 检定分度数2×105/
天平定级/ 备注：
检定员：核验员：
附录B
电子天平检定证书内页格式
d= 0.1mg; e=1mg; Max=200g
附录C
电子天平检定证书内页格式
d= 0.1mg; e=1mg; Max=210g。