一、电子天平以其操作简单、称量准确可靠等优点,迅速在工业生产、科研、贸易等方面得到广泛应用。但因电子天平的计量性能经过一段时间的使用后可能发生变化,国家规定对其性能应进行定期检定。目前检定电子天平的依据文件是《JJG98-2006非自动天平检定规程》(以下称JJG98-2006),本文结合具体工作实践,对电子天平的检定过程作一些说明。
二、两点说明
1．应明确的两个概念
在电子天平的检定工作中,首先应明确实际分度值d和检定分度值e两个概念和它们之间的关系,根据《No76-1国际建议》中的定义,电子天平的实际分度值是指相邻两个示值之差,它表示电子天平的读数能力;而检定分度值则是用于天平(包括机械天平)的分级和检定的,并以质量单位表示的值。它们之间存在下述关系:d≤e≤10d。
2．应重视的两步操作
电子天平的生产厂家、型号众多,操作方法各异,但操作使用任何一台电子天平时都应注意以下两点:首先应将电子天平调整至水平状态,并按规定时间进行预热,然后再对其进行校准(可选择外校或内校方式),以消除不同使用地点重力加速度的不同对其称量结果的影响。这一过程是正确检定(包括使用)电子天平所必须的,否则难以保证检定(或称量)结果的准确性。
三、电子天平的检定
JJG98-2006中指出评定电子天平的计量性能的指标有8项,其中对使用中的电子天平的周期检定主要是前4项:鉴别力和灵敏度、最大允许误差、重复性和偏载的检定。下面分别对它们作一些说明:
1．灵敏度和鉴别力的检定
根据《No76-1国际建议》中的说明,灵敏度是指对于一个给定的重量变化(Δm),衡器的指示值相应能发生的示值变化(ΔL)。而鉴别力则是表征衡器对微小载荷的反应能力,也即要引起衡器示值有一个可发觉的变化需要添加的重量是多少。对电子天平来说,鉴别力是一个有意义的概念,而灵敏度则没有实际意义,因此检定员不要因为规程中将二者列在一起说明而产生误解。
对使用中的电子天平鉴别力的检定,通常允许作简化处理,即选择在空载或全载时处于平衡状态的天平上,用质量为1.4d的小砝码,轻缓地加放在天平上或从其上拿下,此时原来的天平示值应有变化(具体过程见JJG98-2006中表15)。一般来说,使用中的电子天平的鉴别力不会有问题,所以规程中指出:对于d≤1mg或e>2d的电子天平,允许免检其鉴别力。
2．各载荷点的最大允许误差的检定
电子天平的最大允许误差是指天平的线性度,它与电子天平的准确度等级和称量有关(详见JJG98-2006第8页表8),其目的是判定电子天平的示值误差是否在规定的范围内。
通常,示值误差(E)由下式来确定:E=I-I0,I为天平指示值,I0为标准砝码的标称值。对电子天平来说,这样计算示值误差是不够严密的。我们知道,电子天平是数字显示方式,其示值的变化不是连续的,而是以阶跃形式进行。这样,当天平的实际示值处于相邻两个数字之间时,实际示值总是按一定的数字化整方式,以某一相邻数字显示出来,因此,电子天平的数字显示值除含有实际模拟示值外,还包含着数字化整误差。在对电子天平进行检定时,应当剔除这个数字化整误差,找到实际模拟示值,以准确确定电子天平的示值误差。在实际检定中,常采用附加小砝码寻求数字转换点,来进行凑整计算的方法,其过程是:对某一
检定点用相应的标准砝码L加载,此时天平显示值为I,然后将e/10值的附加小砝码Z逐个增加至ΔL时,显示数字增加一个字或在相邻两个示值间转换跳动。此时即可知数字化整误差为(e/2-ΔL),而实际模拟值为(I+e/2-ΔL);由此得到该检定点的示值误差E=(I+e/2-ΔL)-L,这就是JJG98-2006中检定电子天平示值误差的计算公式。
JJG98-2006中同时指出:对e≥5d的电子天平允许不作数字化整误差的修正,下面以两个具体实例作比较说明:(实例略)
3．重复性检定
重复性是描述电子天平在相同的测量条件下,对同一载荷多次称量结果之间的差值,是衡量电子天平称量结果能否达到一致的能力。重复性检定应在空载和加载状态下进行,其检定过程及数据处理方法按JJG98-2006第45页表18进行。对e≥5d的电子天平同样允许省略数字化整误差的修正过程而直接用天平示值减去砝码质量值来计算重复性误差。
4．偏载检验
偏载检验又称四角误差检验,它是通过将载荷放置在称盘上不同的位置来检验天平提供一致结果的能力。在实际检定工作中,应根据电子天平的使用要求来确定检验载荷,具体内容和方法参见JJG98-2006中说明。