机械分析天平计量原理

机械分析天平计量原理：
天平计量原理基于杠杆原理，深层解释是一个杠杆加上一个力矩。现以200g / 0.1mg 光电分析天平为例进行说明。
■一个杠杆
天平横梁和镶嵌的三个刀子构成一个等臂杠杆，中刀为支点，两个边刀为力点。如果把横梁看成是没有重量的刚性丝，根据杠杆平衡原理，施于横梁两端的二力相等时杠杆平衡，横梁停位可呈任何角度；两端二力不等时，横梁竖起，重端在下。如此只能比较二力大小，差多少并不知道，无法计量。
■一个力矩
实际的天平横梁并非极细的杆，本身有重量，还有悬挂系统和盘中载物的重量作用在二边刀上，这样就存在一个总体合成重心。设起初天平重心在支点下方处于平衡，如果给一侧加重，将迫使横梁偏转，重心偏离下方，产生恢复力矩，而且偏转越多恢复力矩越大，直到再次平衡为止，产生的偏转角代表了加重值，相当的质量直接显示在微分标尺上。
被称物体的质量等于砝码质量加上微分标尺显示的质量。
重心出现，力矩出现，天平稳态出现，这比单一杠杆发生了很大变化。
■灵敏度
灵敏度是以一侧边刀上的增重与横梁偏转角之间关系定义的，同样的偏转角需要的增重越小表示灵敏度越高。
横梁越轻，横梁重心与中刀刃距离越近，则同样偏转角产生的重心力矩越小，需要与之平衡的边刀上的增重越小，所以灵敏度越高。
横梁上设有可上下移动的重心调节球，用来改变横梁重心位置，以备调节灵敏度到正确值。灵敏度要与微分标尺配合，不能高也不能低。
■三刀直线性
由于盘中载物重量变化范围很大，以致总体合成重心不固定，灵敏度不固定。改善的方法是使三个刀刃在一条直线上，也称平线。平线下，影响灵敏度的重心只有横梁重心，与其它重量无关。
平线且有二盘载物时，把二盘载物相差重量分出来看成与偏转角相抵，二盘载物剩余重量的合成重心就在支点上不再对横梁产生扭力。同样，悬挂系统也不再产生扭力。所以起作用的重心仍然是横梁本身的重心，与边刀受力无关。
从另一角度看，悬挂系统和盘中载物的介入，虽然改变了总体重心，但是在平线且抛开左右差重前提下，重心力增加的倍数与重心到支点距离减小的倍数恰好相等，进而推出同样偏转角对应的恢复力矩并没改变，可以说起作用的重心还是介入前横梁本身的重心。此结论与上面一样。  横梁自身左右重量的些微不对称，由两边悬挂系统的重量差和专设的两个平衡移位来补偿，以保证空盘零点在0附近。严格地讲，平线时真正起作用的横梁重心包括这些补偿重量，虽然补偿量很小。
■线形刀刃
杠杆原理已抽象成平面图，而实物是立体的，支点、力点变成了线形刀刃，就增加了天平的复杂性。中刀应垂直于横梁，边刀平行于中刀（边刀刃前后角一致），有此基础才可言三刀直线性和等臂性，为此在边刀盒上设置了各向调节螺钉。

机械分析天平检定：
天平计量性能检定通常有四项——稳定性、灵敏性、正确性和不变性，并规定了成套检定程序。下面是按天平原理给出的单项检定方法，便于使用者自查，随时查一项或多项，保持称量准确。
■稳定性检定
稳定性指平衡受到扰动后仍能回到原来平衡位置的能力。有的天平示值出现容易察觉的微动，即便幅值比一个分度小得多，也应判定有问题；直观感觉停点稳定，示值容易读出，就是好的。
■空盘灵敏度检定
先测定天平零点，然后在一盘加10 mg砝码，指针应摆动100（±1）分度。如果标尺不够用，事先调零点到合适位置。  灵敏度检定就是检查里外相符，里是微分标尺，外是砝码。砝码是标准；微分标尺是代砝码，要用砝码校正。
■重盘灵敏度检定
左、右盘各加一个200 g对等砝码（成对砝码，质量接近为好），测出重盘零点，再用10 mg砝码测灵敏度，应为100（±1）分度。
这是三刀线性的检查，如果重盘灵敏度比空盘低，说明边刀连线低于中刀，也称离线，反之为吃线。
■等臂性检定
先测定天平空盘零点。然后在左、右盘各加一个200 g对等砝码，测出平衡值；交换砝码，再测平衡值；二平衡值（包括符号）相加再除以2便得中值。将中值与空盘零点作比较，不应超过9分度，越小越好。
交换砝码发生平衡值改变是由砝码质量不等带来的；中值与空盘零点的差值是由二臂不等（偏差）带来的。

■示值不变性检定
示值不变性指在相同情况下多次测量同一物体，所得测定结果的一致性。具体做法是，多次开启天平交替称量空盘和全载，每次测量的各自结果应该不变。实际上每次测量总有微小差别，但不能改变读数。
其中零点不变性适合经常检查，每称完一次试样或其它，检查零点，应与称前零点一样。

机械分析天平使用方法：
■使用前先观察天平顶部横梁后的气泡是否位于圆圈中央以检查天平是否水平。若不在圈中央，则需要调节天平两只前脚（左右脚）下的旋钮使气泡位于圆圈中央。
■检查天平横梁两端的吊耳是否挂好。
■检查砝码指数盘是否都位于零位。
■打开天平开关旋钮，调节天平底部的拨杆使游标位于0位。
■0点调好后，先用粗天平估秤盛放物质的容器的量。
■将估称过的容器放入左侧秤盘中央，在右秤盘中央再将估秤量用分析天平砝码放入，然后缓慢半开天平，观察屏幕指示显示是否位于可读刻度范围内。若不在可读范围内可增减环码。注意增减砝码必须在天平关闭时进行。然后记录容器的质量。如容器称量为5.78231克，若需秤15.2348克物质，则使右盘中的砝码及环码总重量为5.78231 15.2348=21.01711。
■在天平关闭期间给左盘容器添加物质后，打开天平开关旋钮，观察指针是否位于21.01711刻度处。注意添加减少物质或砝码时，应在天平关闭时进行。
■称量取下物品及砝码环码刻度为0。

机械分析天平特点：
■传统产品，质量稳定。
■采用空气阻尼，停点迅速。
■机械加码，操作方便。
■价格实惠，使用广泛。

机械分析天平简介：
该天平适用于工矿企业，科学研究机构化验室，实验室作精密衡量分析测定。

参数：

维护与保养：
■将天平置于稳定的工作台上避免振动、气流及阳光照射。
■在使用前调整水平仪气泡至中间位置。
■天平应按说明书的要求进行预热。
■称量易挥发和具有腐蚀性的物品时，要盛放在密闭的容器中，以免腐蚀和损坏天平。
■经常对天平进行自校或定期外校，保证其处于*状态。
■如果天平出现故障应及时检修，不可带“病”工作。
■操作天平不可过载使用以免损坏天平。
■若长期不用天平时应暂时收藏为好。

小修理：
使用中的天平，有时需要进行横梁以外部分的检查和调修（小修理），介绍如下。
■光学读数系统
光路不正常，用纸板条临时夹在底盘下的电开关处使灯长明。把一小块透亮儿白纸放到聚光管出光处，调节灯头位置使纸上的光点呈圆、亮、较大；撤去白纸调节两个平面反光镜使投影屏明亮；调节物镜筒使读数清晰。zui后开启天平检查，微分标尺图像应水平并处在投影屏上下居中。
■阻尼器
内外阻尼盒四周间隙是否一致的检查方法：确认天平处于水平位置；去掉盘托；挂有盘子情况下观察内外盒上部一圈间隙要均匀；用手向下按内盒顶部的一边使内盒歪斜至下部触碰外盒时，感觉到的下部间隙与用同样方法判断的对面间隙要相等；再检查垂直方向下部间隙对面也要相等。
间隙不等时调转内盒方向试一下，无效再调节外盒位置。还无效去掉外盒观察内盒悬挂是否歪斜，如是可调整吊环使内盒上平侧直。装上外盒确认外盒也平直，再调节外盒位置使内外盒间隙相等。
间隙正常仍有擦碰，取出内盒擦拭并迎光照看表面有无纤维附着。
■刀缝
直观检查每个刀缝自身平行，两个边刀缝相等，边刀缝较小，中刀缝略大。
去掉盘托，缓慢打开升降扭。在横梁下落过程中，观察两个边刀缝应同时消失，随后中刀缝消失，同一刀缝的前后角也要同时消失。中刀接触刀承时刻从天平一侧观察，指针下端不应前后跳动，表示中刀缝前后角*一致。长明灯下观察，横梁下落前微分标尺的0刻度应在屏幕左右居中；下落过程中微分标尺不得晃动，平稳过渡到自由摆动。
刀缝不符合要求，先调中刀缝。摘下左右悬挂系统，调节支撑横梁用的支力销使中刀缝大小合适，指针不跳，微分标尺0刻度居中，横梁水平。然后调节边刀缝，查看每个边刀刃与其前后两个支力销若在一条直线上，开启天平后吊耳（挂有内阻尼盒和盘子）就不会倾斜；若吊耳落下还是倾斜，只好向另一侧移动支力销；若边刀缝大小不合适，上下调节支力销。
■机械加码装置
熟悉加码装置的正常状态是必要的。
加码杆、加码勾、承码架，各自排列一致无歪斜成一整体，相互之间平行。
加码勾上下位置——加码架挂有一部分挂码情况下开启天平在微分标尺范围内自由摆动时，摆动部分与固定部分无碰触，并在可摆区间取中；左右位置——勾落下后承码架应该在每一对勾的正中间；前后位置——从天平一侧观察，勾在上下移动时每一对勾的两个挂码点的连线应正交经过架的相应凹槽。
■盘托
盘托是防止盘子摆动的装置，托盘力要调到尽量小，其实很难调到，空盘和重盘同时调好就更难。关闭的天平，有了盘托确实不再摆动，但是不能保证悬挂系统处于独立稳位，天平一旦开启离开盘托反而要摆动。
实际中，也有不用盘托改为精心操作制动的。加完被称物和砝码后，顺手用镊子尖轻轻点住较大的砝码（半机械加码）或盘子使盘子稳定；试样侧顺手用小勺轻轻点住试样或用纸条点住盘子使盘子稳定。一般情况下，关闭的天平盘子不摆动，开启后就不会摆动。
■刀刃
怀疑刀刃有问题，取下横梁用指甲轻刮刀刃，感觉光滑一般是好的，感觉有缺口或锯齿状应送专业厂修理。
取下横梁的方法：摘下挂码和悬挂系统，右手拿着指针上部把横梁略微托起，左手打开升降扭，右手转动横梁使指针下部从左边露出，便可无碰触地取下横梁。取下过程中注意保护刀刃，也不用手触摸微分标牌。

电子分析天平特点：
▲具有全自动故障检测，自动校准，超载保护等多种应用程序。
▲设有计件、百分比、单位转换等功能，操作简便、可靠。
▲内置RS232C接口，可直接连接计算机、打印机等。
▲流畅新颖的外形设计，体现了对现代理念的追求。
▲新一代电磁式称量传感器，使产品的进度有了可靠的保障。

结构原理：
衡器仪表是指电子衡器中显示被称物的质量和称量状态的仪表，也叫称重显示器。电子衡器仪表原为模拟指示式，由误差放大器、可逆电机、平衡电桥、激励电源、度盘和指针等部分组成，按自动平衡电子电位差计原理工作。它称量速度慢，功能单一，准确度低，现已基本被淘汰。现用称重显示器为数字显示式。

数字显示式衡器仪表的品种很多,图1所示是其中的一种。数显器接受处理的是称重传感器输出的电信号。电信号有模拟量也有数字量，zui常见的是几至几十毫伏的模拟电压。数显器的电路原理如图2所示。激励电源供给称重传感器工作电源，同时供给A/D（模/数）转换单元基准电压,其稳定度一般在0.1%以上。放大单元通常采用测量放大器结构，接受、放大称重传感器的信号。放大倍数一般为数百倍。滤波单元滤掉从机外混入的和放大器自身产生的电噪声。A/D转换单元把模拟量转换成数字量,转换位数通常取二进制数14位以上。数据处理单元是以微处理器为核心，使用外围支持芯片组成的，它在程序的控制下完成采集数据、运算、存贮等一系列操作，处理结果送到相应接口上。显示单元以数字或文字、图表等形式显示出称量值和称量状态，并可通过接口与外部设备联络。

数显衡器仪表的性能包括计量性能、功能、环境适应能力、安全性和可靠性5个方面。与通用的数字衡器称重仪表相比,数显器具有5个特点：①自带传感器激励电源，使用方便;②采用比率型A/D转换和倍频技术,计量性能中的长期稳定性好;水分测量仪，红外线水分仪，水分测定仪，水分测试仪，水分检测仪，水分测试仪，含水率测试仪，③软件能真切地仿真振动、空秤变动、物料落差等称量特征，显示快、准、稳;④机内有空秤置零、零点跟踪、定标、zui大秤量、分度位等参数的设定单元，改定方便，通用性强;⑤带输出接口，能够联接多种外部设备，方便地实现系统控制。

准确度等级法制计量组织（OIML）3号建议规定，非自动衡器按准确度级别划分为4个等级。按配用衡器的级别，中国将电子衡器仪表也划分为4个等级,并分别冠以与电子衡器对应的级别代号：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。每个级别的衡器仪表的计量zui大允许误差为对应级别衡器允许误差的0.7倍。

简介：
该天平适用于工矿企业，科学研究机构化验室，实验室作精密衡量分析测定。

参数：