浅谈电子天平的正确使用

沁人绿茶.

电子天平是实验室中最常见的分析仪器，称量是实验室最常见的操作，看似过程简单，但称量结果是否准确也会受到诸多因素的影响。本文拟从日常工作角度，浅析电子天平的正确使用。
      1. 电子天平的工作原理
      电子天平是采用电磁力平衡的原理，应用现代电子技术设计而成。它是将称盘与通电线圈相连接，置于磁场中，当被称物置于称盘后，因重力向下，线圈上就会产生一个电磁力，与重力大小相等、方向相反。这时传感器输出电信号，经整流放大，改变线圈上的电流，直至线圈回位，其电流强度与被称物体的重力成正比。而这个重力正是物质的质量所产生的，由此产生的电信号通过模拟系统后，将被称物品的质量显示出来。其数学模型可以用公式一来表示。
          F = B·L·I·sinθ = G              公式一
F为电磁力；G为重力；B为磁感应强度；L为受力导线的长度；I为流过导线的电流；θ为通电导体与磁场的夹角。由公式可知，F的大小与B、L、I及sinθ成正比。由于B、L、θ在一定条件下为常量，因此，F的大小与I成对应关系。
造成称量误差的因素，仅有极小的可能性来自于天平质量的缺陷，很大一部分因素还是来自于电子天平的日常使用和维护之中。
      2. 电子天平的使用环境
      2.1天平室的布局
在实际工作中，电子天平（分析天平、半微量天平）须陈设在洁净、无尘、无强气流、无振动的环境中，多数实验室单独设立天平室，而天平室的布局和电子天平的摆放，在实验室设计之初就应该做细致规划。一般情况下，天平室的布局应遵循以下几个原则：
⑴天平室宜设在建筑物的底层。因为高层建筑的底层较为稳固，避振性最好。
⑵远离高压线、发射塔等强磁干扰的区域；远离振动源，如铁路、交通主干线、重型机械等。这些因素会影响到磁感应强度，容易造成天平示值波动。
⑶天平室宜设置面积不小于3m2的前室，天平室与前室之间应采用密封的玻璃隔断墙分隔，宜采用滑道门通行。滑到门可以降低门移动时产生的空气扰动。
⑷天平室宜不设窗户，如设窗户应双层密封，并设窗帘。目的是避免阳光直射，防止空气对流。
⑸称量台需尽量减少振动的影响，称量台的基座应设在承重墙或梁柱等刚性区域上。称量台一般选择稳固的水泥台或大理石台，也可选择抗磁性材料或防静电材料。
      2.2影响电子天平工作的主要因素
影响电子天平工作的主要因素归纳起来有：天平位置、光照、气流、环境温度、环境湿度。
天平宜放置于房间角落处，称量台稳固，不传递振动。天平放置处应避免阳光直射、距照明装置较远处。勿将天平置于空调风口旁或暖气附近，也不能置于门口旁，因为强气流会干扰天平的运行。
温度的变化一般会引起电子天平的零点漂移和感量漂移。前者，主要是由机械传感器热胀冷缩和应力产生的；后者，主要是由于电子元件的电阻率随温度变化而产生的，因此称量环境温度应保持恒定。一般室温为20℃±5℃，其温度波动不大于1℃/h。
湿度的变化也同样会影响到电子天平称量结果的准确性，通常称量环境的相对湿度宜控制在45%~60%之间，高于80%或低于20%均不适合称量操作。湿度过大可降低电子软件的敏感性，也会使称量物因吸湿而重量增大。湿度过低则易产生静电，静电荷之间的库伦力，会造成天平示值的波动，称量结果的重复性差。
      3. 电子天平的日常使用
      3.1天平的启动
      经常称量的天平，无需拔掉电源，宜始终保持通电状态，这有助于天平内部温度平衡。天平面板上的ON/OFF健，只是控制显示屏，在关闭时，天平处于待机状态。对于我们常用的半微量天平（0.01mg）及分析天平(0.1mg)，其预热时间一般为6小时，因此天平室宜24小时供电。
      3.2调节水平
      称量前需检查天平基座上的气泡是否位于水平尺的中部，如不在中部，须调节脚螺丝，使天平水平，方可进行称量操作。
      3.3定期校正
      天平应定期校正示值误差，可以采用内校准和外校准结合的方式，始终保持天平处于最佳状态。尤其遇到下列情况，必须进行天平校正：a.天平首次使用时；b.天平更换位置时；c.调节天平水平位置后；d.温度、湿度、气压出现较大变化时。
      3.4称量及示值的读取
      称量前，待称样品温度须与天平室温度达到平衡，防止称量过程中由于样品与天平之间的热传递产生的示值漂移。
      确认天平示值是否位于零点位置，按清零键清零。
      当称量固体粉末时，先将洁净干燥的称量瓶或称量纸放于称盘的中心（以免产生偏载误差），将粉末倒入称量瓶或称量纸中，准备读数。
      当称量液体时，须预先估测容器重量，选择适宜的量程，勿超载称量。如称重液体具有挥发性，宜用配有塞子的长颈量瓶，量瓶中预先加有适量的难挥发性溶剂。将量瓶放于称盘的中心，按清零键除去皮重，将量瓶从天平上取下，用适宜的方法加入称重液体，盖紧塞子，再将量瓶放于称盘的中心，准备读数。
      如天平有防风罩，须关闭舱门，使天平密闭，待天平显示屏上方小圆圈消失后，天平的稳定度探测器发布称量结果，即可读取重量。
      4．称量过程中常见的误操作
      4.1电子天平不经预热，通电后立即使用
      当天平处于预热阶段时，天平的元件通电发热，内部温度逐渐升高，在未达到温度平衡前，磁感应强度会逐渐下降，电流会逐渐变小，天平示值呈现单方向漂移。
      纠正措施：电子天平24小时保持通电状态。
      4.2从干燥箱或冰箱取出样品直接称量
      称重样品与称量环境存在温度差异，导致沿称量容器出现气流。这种空气流动产生向上和向下的力，导致示值不准。这种效应称动态浮力。
       纠正措施：使样品温度与天平室温度一致。
      4.3用手直接移取防风罩内物品
      手上有一定的油脂和汗液，用手移取称重样品或容器，能增加重量；手上有一定温度，伸进防风罩内取物，可引起温度波动。
      纠正措施：戴手套操作，用镊子及其他装置移取。
      4.4相对湿度低于20%仍然进行称量操作
在冬季，北方的气候较干燥，粉末和颗粒物摩擦易产生静电，而静电易造成称量结果的不稳定。
纠正措施：增加空气湿度；将称重样品放在金属容器内，屏蔽静电力。
      4.5磁性材料用电子天平称量
      磁性材料（如磁石）产生的磁力被视作有效载荷，干扰称量结果。
      纠正措施：用非磁性材料支架，是磁性样品远离天平。
      5．电子天平的日常维护
      5.1用软毛刷去除称量盘及称量室内任何物质，保持称量室内清洁。
      5.2尽量使用小的称量容器，避免超载。
      5.3称量结束后，及时移去载荷，并清零。
      5.4清洁之前，使天平处于待机状态，拆下秤盘等可移动部件。
      5.5不要将污染物引入天平缝隙中，影响天平传感器的灵敏度。
来自辽宁省药检所。

bigdou

很好很详细啊，我们一般每天内校一次。就是发生过称量对照品时，称量值不稳定，最后一位一直在变化。

沁人绿茶.

bigdou 发表于 2013-11-26 12:34
很好很详细啊，我们一般每天内校一次。就是发生过称量对照品时，称量值不稳定，最后一位一直在变化。

还是环境因素吧。重新内校一次试试

bigdou

沁人绿茶 发表于 2013-11-26 12:41
还是环境因素吧。重新内校一次试试

是环境因素，但内校多次都不顶用，工程师说要用特殊的减震天平台，应为我们在三层顶楼哈，而且天平室的密闭性不好，有影响的。

yyylggglll

很好的文章。

彩虹

指导性很强啊。

小兵

很不错的指导

四夕lps

真的不错喔！顶一下！

千年一等

学习了，很好的

沁人绿茶.

小兵 发表于 2013-11-26 14:36
很不错的指导

实践的经验哦

小崔崔521

小小电子天平这么大的学问啊！

沁人绿茶.

小崔崔521 发表于 2013-11-26 15:55
小小电子天平这么大的学问啊！

称量不准确还检测什么呐。

小不点

很实用，很长知识，谢谢

张正言

很好，很详细，受教了

lidezhong

“一般室温为20℃±5℃”，这一项有规定吗？这个范围有时候不容易达到要求怎么办？

沁人绿茶.

lidezhong 发表于 2013-11-28 15:49
“一般室温为20℃±5℃”，这一项有规定吗？这个范围有时候不容易达到要求怎么办？

实验室的温度是多少呐？

lidezhong

沁人绿茶 发表于 2013-11-29 16:56
实验室的温度是多少呐？

温度范围是18℃~26℃

沁人绿茶.

lidezhong 发表于 2013-11-30 07:56
温度范围是18℃~26℃

哈哈15－25不是在范围吗