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影響電子天平在巖礦測試的準確性原因

       一、影響電子天平準確性的因素
       1.安裝環境對電子天平的影響
       (1)遠離震源。天平室不能設在臨近鐵路、公路和有大型振動機械的地方,天平室內不能放置振動機械,更不能將振動機械和天平放置于同一臺面上,如無法避免則應采取防震措施。震動時稱量不僅準確度無法保證,還會損壞天平內部精密部件,造成儀器損壞或壽命縮短。
       (2)室內要恒定溫度和濕度,避免陽光直射。一般溫度維持在20℃左右,濕度為45%~75%。電子天平是依靠許多電子器件工作的,需要維持這些電子器件正常工作要有一個好的環境,如果溫度過低,人體體溫和電源溫度對天平影響較大;濕度過大則容易造成零部件腐蝕,降低天平使用壽命。
       (3)不能有腐蝕氣體。化學測試行業的性質決定了無法避免使用鹽酸等腐蝕性物質,這就要求實驗室具有良好的通風凈化系統,天平室盡量遠離熔礦車間,并且具有較好的密閉效果,有條件可在天平室內使用空氣凈化裝置等延長天平使用壽命。
      (4)遠離熱源、電磁場,工作臺要牢固可靠,臺面水平度好。
      (5)保持清潔,避免氣流形成。在地質實驗測試中樣品多為巖石樣品,固體粉末容易產生灰塵,如果不能保持天平室的清潔,將影響傳感器的正常工作,導致數據誤差。氣流的形成如天平放置在窗口,將造成天平不穩定。
       2.預熱時間對電子天平的影響
       電磁力平衡式傳感器的溫度變化主要來源于環境溫度的變化和過流元件的發熱。電子天平的基本工作原理是平衡,一旦失衡,利用電磁力將天平重新拉回平衡。這個電磁力,是由流經線圈中與物體質量成正比的電流在永久磁鋼中產生的電磁力的大小與磁鋼的磁通、流經線圈中的電流及線圈長度成正比。當天平處于預熱階段時,隨著天平內部溫度升高,磁通量逐漸下降,同時電流也會減小,這樣就導致電磁力變小,天平失去平衡,天平的顯示值會呈現正的單方向漂移。
       電子天平在稱量前要充分預熱,只有經過充分預熱,使磁鋼達到熱平衡,這一變化過程才結束,天平才真正達到平衡,再利用天平回零/去皮功能,使天平顯示回零,此時天平才處于真正可使用狀態。為了減少電子器件(如變壓器、橋式整流器、三端直流穩壓集成電路等發熱器件)的影響,新一代的電子天平都將主要發熱器件———變壓器移到天平的外部,成為一個獨立部分。
       對于實際分度值為1pg或0.1g的微量或超微量天平,都是將稱量室與電子部分分成兩個獨立的部分。其目的即是為了減小電子部分發熱器件的熱噪聲對傳感器的熱影響,有利于電子天平更為穩定與準確地稱量,另外,電子天平通常都沒有類似家用電器的電源開關,只要給天平通電,即使顯示器上無顯示,天平也已處于預熱狀態,天平上的ON/OFF鍵只是開關顯示器而已,因此經常稱量的天平不必拔掉電源,尤其是高準確度的天平,在條件允許的情況下,長期不斷電,保持天平始終處于預熱狀態。
       3.樣品的磁性
       JJG99-2006《砝碼檢定規程》首次將砝碼的磁性檢測納入檢測要求,其中這樣解釋:“在測量過程中磁力會產生負面影響。這是由于這種力在質量測量中無法與重量相區別,磁力可以引起兩個質量標準之間的相互作用,也可以引起質量標準或測量中使用的衡量儀器與周圍相近的其他磁性物體之間的相互作用”。可以看出,磁力是在檢測過程中影響真實質量的重要因素,帶有磁性的物體會對衡量儀器產生影響,從而也影響被測物體稱量結果的準確性。
       在地質實驗測試中有些礦石(如磁鐵礦)的礦種本身就具有磁性,這勢必給測量結果帶來誤差,在日常檢測中我們不可能對每個樣品的磁性了如指掌,也不可能在檢測之前先測量樣品的磁性。為了避免這種誤差的出現,有兩種途徑可以選擇:

       (1)秤盤。有些稱樣人員使用的稱量容器如果是金屬材質(如鐵或鐵合金)的就不能起到隔絕的作用,鐵或鐵合金會被磁性物質磁化,應使用玻璃或塑料材質的稱量容器。



       (2)秤盤的夾層中加有一些特殊的屏蔽裝置,因為,磁性必須有閉環才能有效產生磁力,故通過一個裝置不讓磁性形成閉環即可。另外,使用后置式電磁力傳感器的電子天平,并對傳感器加以屏蔽也能基本解決對帶有磁性物體稱量的準確性和穩定性問題。
       二、電子天平的使用與維護保養
      1.預熱天平
       進行計量檢定的電子天平,實際分度值>0.01mg的電子天平,預熱時間至少為5h。低準確度的電子天平可以適當減少預熱時間,實際分度值<0.01mg的微量和超微量電子天平,預熱時間則需24h以上。如每天使用的天平則可采取長期不斷電的方式減少預熱次數,電子天平通常都沒有類似家用電器的電源開關,只要給天平通電,即使顯示器上無顯示,天平也已處于預熱狀態,天平上的ON/OFF鍵只是開關顯示器而已,因此經常稱量的天平不必拔掉電源,尤其是高準確度天平,在條件允許的情況下,長期不斷電保持天平始終處于預熱狀態。
       2.運動天平
       電子天平預熱好以后,不要立即進行稱量,要進行短暫地加載、卸載運動天平。其實,運動天平的目的很簡單,電子天平的傳感器通常是由9片或11片簧片構成的彈性支承體,天平傳感器就是利用這些簧片進行力的傳遞,使天平在平衡—失衡—再平衡的過程之中,完成稱量。長期通電預熱階段或較長時間停止稱量時,天平傳感器處于停止工作的休眠狀態,當然,這么多簧片也是處于休眠狀態。正由于上述原因,此時簧片的恢復性能不好,若這時進行稱量,勢必會引起天平加載后回零不好,示值穩定性不好,重復性差,天平無法穩定地稱量。
       3.校準天平
       計量部門對天平進行計量性能檢定,主要包括對天平的偏載誤差(即四角誤差),各個載荷點的準確性及重復性檢定。每臺天平都有校準功能,除了帶內校砝碼的高精度天平會自動校準外,其他天平都需人工對其進行校準。一般天平的鍵盤上都有一個CAL鍵,只要按一下這個鍵,天平就會顯示一個砝碼標稱值,放上符合要求的砝碼,等待片刻,會出現CAL DONE字樣,這表明校準已完成。
       如果鍵盤上沒有CAL鍵,就要借助說明書,通過菜單鍵進入校準狀態,一定要天平顯示CAL字樣才能繼續校準。校準對搬動過的天平尤其重要,運用校準方法,可以消除重力對稱量的影響。校準的頻率視使用情況而定,一般要求每天在使用前校準,如果使用特別頻繁,如有些單位一天要稱樣100多次,則需在使用當中再校準一次。總之,只有做好校準工作,才能使天平保持正常的工作狀態。
       4.電子天平的維護
       為了使電子天平處于良好的工作狀態,正確使用的同時必須經常維護,除了考慮影響天平穩定性的幾點因素之外這里談兩點:
       (1)干燥器的使用
       電子天平在未使用時必須放置干燥劑,以保護電子元件,在使用時如果稱量空氣干燥樣品,應將干燥劑取出,等天平內外濕度達到一致,再進行稱量,以免樣品失去過多水分影響結果,如果稱量馬弗爐或者干燥箱干燥過的樣品,則可直接稱量。這對實驗測試中有些項目如水分的測定影響很大。如發現干燥劑變顏色應及時更換。
       (2)天平使用結束應該使天平處于空載狀態
      因為天平的原理決定了如長期置物于載盤上,則會影響傳感器中彈簧片的恢復,引起天平加載后歸零不好、示值不準確,減少天平壽命,所以天平使用完必須卸載,使天平處于清潔干燥的狀態。

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