岳 靈

南陽市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心，河南 南陽 473000

在日常的生活中我們常會用到天平，它是我們確定質(zhì)量的工具，利用的是杠桿平衡的原理?？墒牵皇窃谌魏螤顟B(tài)下天平都會給我們測量出準(zhǔn)確的結(jié)果，只有天平的計(jì)量性能符合我們要求時(shí)才可以正常的使用，方便我們的生活。

1 天平的涵義及分類

天平有狹義和廣義之分。狹義的天平專指雙盤等臂機(jī)械天平，是利用等臂杠桿平衡原理，將被測物與相應(yīng)砝碼比較衡量，從而確定被測物質(zhì)量的一種衡器。廣義的天平則包括雙盤等臂機(jī)械天平、單盤不等臂機(jī)械天平和電子天平3類。本文所說的是雙盤等臂機(jī)械天平。雙盤等臂機(jī)械天平一般按結(jié)構(gòu)分為普通標(biāo)牌天平、微分標(biāo)牌天平和架盤天平3種。也可按用途分為檢定天平、分析天平、精密天平和普通天平4種。

1）檢定天平是計(jì)量部門、商檢部門或其他有關(guān)部門或工廠專門用來檢查或校準(zhǔn)砝碼的天平；

2）分析天平是用于化學(xué)分析和物質(zhì)精確衡量的高準(zhǔn)確度天平。在大多數(shù)情況下，這類天平的最小分度值都小于最大稱量的 10-5。分析天平可按衡量范圍和最小分度值分為常量天平（稱量和最小分度值分別為100g～200g和0.01mg～1mg）、半微量天平（30g～100g 和 1g～10g）、微量天平（3g～30g 和 0.1g～1g）和超微量天平（3g～5g和0.1g以下）；

3）精密天平在各種物質(zhì)的精密衡量中廣泛應(yīng)用，其最小分度值通常為最大稱量的10-5～10-4；

4）普通天平用作物質(zhì)的一般衡量。最小分度值等于或大于最大稱量的10-4。 普通標(biāo)牌天平主要由立柱、橫梁、吊掛系統(tǒng)、底座和制動裝置組成（圖1）。

圖1 普通標(biāo)牌天平

2 天平的計(jì)量性能

穩(wěn)定性、靈敏性、正確性和示值不變性是天平的四項(xiàng)基本計(jì)量性能。如果天平受到擾動就不能保持其穩(wěn)定性，并且自動回到初始平衡的位置；天平的靈敏性就在于當(dāng)秤盤的上的物體質(zhì)量改變的時(shí)候它能迅速的做出改變，又由于其兩臂固定的比值，可以在相同條件下多次測量同一物體而衡量結(jié)果是一樣的，這就又顯示了其示值的不變性。

3 天平計(jì)量性能的調(diào)整

我們只有常常對計(jì)量性能進(jìn)行調(diào)整才能使天平的計(jì)量性能符合要求，天平的各項(xiàng)計(jì)量性能相互和諧天平才可以處于最佳的測量狀態(tài)。但是只有對天平更為實(shí)質(zhì)和清晰的認(rèn)識，我們才可以更為準(zhǔn)確的對其調(diào)整。影響天平計(jì)量性能的因素有哪些呢，這些因素又是如何影響天平的計(jì)量性能的，值得我們思考。天平自身設(shè)有許多調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，如重心砣、水平調(diào)節(jié)螺絲、升刀螺絲等，雖然他們的調(diào)節(jié)功能不一樣，但是都是對天平計(jì)量性能的兩個(gè)根本因素進(jìn)行調(diào)節(jié)的，即重心因素和結(jié)構(gòu)因素。

3.1 重心因素

天平重心點(diǎn)和支點(diǎn)之間的相對位置因素是天平的“重心因素”，它直接影響著天平的穩(wěn)定性和靈敏性，間接影響著天平的正確性和示值不變性。“重心因素”影響，天平即使達(dá)到平衡狀態(tài)，也分為不穩(wěn)定平衡狀態(tài)、隨遇平衡狀態(tài)和穩(wěn)定平衡狀態(tài)3種。

1） 隨遇狀態(tài)是說，當(dāng)物體達(dá)到平衡時(shí)，它的支點(diǎn)和重點(diǎn)重合。在這種狀態(tài)下，物體無論怎樣的移動，重力的力臂恒為零。顯然這樣的狀態(tài)是不可能實(shí)現(xiàn)的，我們可以把支點(diǎn)和重心間的距離在一個(gè)盡可能小的范圍內(nèi)控制，但是讓二者重合是不可能的。這也就是說在實(shí)際的使用和操作過程中，天平出現(xiàn)隨遇平衡狀態(tài)我們可以認(rèn)為是沒有的。

2）不平衡狀態(tài)下的調(diào)整。不穩(wěn)定的平衡是重心在物體到達(dá)平衡時(shí)在支點(diǎn)的上方。這樣的狀態(tài)是不穩(wěn)定的，在受到稍微的干擾后就會穩(wěn)定，這就像敲敲板一樣，即使好不容易平衡了稍微擾動一些就會側(cè)向一方除非你阻止了它，所以我們可以這么認(rèn)為，即使是完好無損的天平，也不會一直保持平衡的狀態(tài)而不改變的，它總會偏向一方，這樣的狀態(tài)下進(jìn)行測量，其穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性都是為0的，是不能用于測量的，這時(shí)就要降低天平的重心使其在支點(diǎn)以下。

3.2 結(jié)構(gòu)因素

天平的兩個(gè)力點(diǎn)和支點(diǎn)之間的相對位置因素是“結(jié)構(gòu)因素”，它對天平的正確性和示值不變性有著直接的影響，對天平的穩(wěn)定性和靈敏性有著間接的影響?！敖Y(jié)構(gòu)因素”中的三個(gè)點(diǎn)，即天平的一個(gè)“支點(diǎn)”和兩個(gè)“力點(diǎn)”的距離之比，對于天平的準(zhǔn)確性有著決定性的作用，對于等臂天平來說，這個(gè)比例為1:1。

指點(diǎn)和力點(diǎn)的不固定就會造成“結(jié)構(gòu)因素”的不確定，從而影響計(jì)量的性能。

3.3 兩個(gè)根本因素必須相互配合

天平性能的調(diào)整要協(xié)調(diào)、兼顧進(jìn)行，即兩個(gè)因素相互配合，只有把天平調(diào)到最佳的狀態(tài)，才可以保證天平的穩(wěn)定平衡，又能提高其靈敏性，從而保證測量的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

以上所述使我們對天平的性能影響因素有了較為全面的認(rèn)識，保證了我們在天平的調(diào)整過程中有正確的調(diào)整方法，了解了只有天平的各調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)和性能相互結(jié)合，才能使得天平處于最佳的測量狀態(tài)。

[1]楊福來.關(guān)于天平的穩(wěn)定性及其調(diào)修方法[J].河南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1987(2).

[2]趙寶瑞，劉明.一種提高天平計(jì)量性能的方法[J].計(jì)量學(xué)報(bào)，1990(2).

[3]張紅，李艷葉，胡衛(wèi)紅.影響機(jī)械天平計(jì)量性能因素淺析[J].計(jì)測技術(shù)，2009(1).