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關于天平的計量性能及故障處理的研究
發布時間：2017-09-01
天平的計量性能主要包括穩定性、靈敏性、正確性和天平示值的不變性，這四種特性互相關聯且不可分割。穩定性是指已經平衡的天平受到外力擾動，離開平衡位置后，能自動恢復到原來平衡位置的能力。穩定性越好，天平越穩。天平穩定性的好壞取決于天平橫梁重心的位置。當橫梁重心位置在支點下方適中位置，天平越穩定(當然橫梁重心位置在支點的下方要適中，并不是越低越好，否則會破壞天平的靈敏性)。反之，橫梁重心位置與支點重合或在支點上方，則天平越不穩定，穩定性越差。由于天平的穩定性是與靈敏性、示值不變性密切相關的，所以天平的計量檢定，只要求檢定靈敏性、正確性和不變性三大計量性能。天平的靈敏性、正確性和不變性三大計量性能的常見故障現象及產生的原因和調修方法是：
1 靈敏性
靈敏性是指天平對微小的重量或質量變化做出反映的特性，也是指天平能覺察出放在秤盤上的物體質量改變量的能力。通常用靈敏度來表示，靈敏度是天平靈敏性的具體量值。天平平衡后，每加上 1 毫克砝碼時，指針在標牌上所移動的距離，稱為靈敏度。天平空載與全載時左、右盤的靈敏度，是指天平指針尖端的線位移或角位移與其產生位移質量之比。天平靈敏度與兩盤所稱物質的質量無關。天平分度靈敏度是單位質量所引起的天平標牌的分度數，天平指針所移動的距離愈大(即偏移的分度數越多)，靈敏度越高，天平越靈敏。而分度值是引起單位分度所具有的質量值，因此，這個質量值越小，天平的靈敏性就越好。
天平的靈敏度達不到技術指標的故障現象、影響因素及調修方法是：
1.1 重心過高或過低。可通過降低或升高來調整重心球的位置來解決。
1.2 刀子、刀承崩缺或磨損嚴重。可更換刀子、刀承。
1.3 環境濕度太大。天平室應干燥、明亮、溫度波動不大，防止水蒸氣和腐蝕性氣體進入室內，窗口最好向北方向開。為避免天平兩臂冷熱不均，天平周圍應采用適當方法將熱源隔開，應與暖氣、電爐、烘箱、照明燈等熱源和功率較大的排風扇、空調等電器設備保持適當距離，以避免天平單臂受冷、熱氣流的影響。
1.4 各零部件安裝技術問題。天平的正確安裝與使用，對天平的計量性能與使用年限有直接關系，計量性能降低會出現稱量誤差，影響計量結果。因此，天平應放置在平穩、牢固、離墻的水泥臺子上，周圍環境如有振動而又無法消除時，應將天平安放在有防振保護功能的臺子上，以減少天平的變動并保護刀刃。
1.5 空、全載靈敏度不一致故障：①離線：全載靈敏度低于空載。可通過升高邊刀使三刀刃成平線進行排除。②吃線：全載靈敏度高于空載。可通過降低邊刀使三刀刃成平線進行排除。
1.6 左右盤靈敏度不一致故障：①中刀刃兩邊與刀承的摩擦力不一致。可調整中刀與刀承的位置，磨損嚴重的應更換中刀。②如兩邊刀長度、硬度、鋒利程度不一致，也應更換兩邊刀。
2 不變性
2.1 示值不變性是在不改變天平現有狀態的情況下多次開啟天平，其平衡位置的再現性。也是表示天平在相同條件下，對同一物體連續多次稱重測量每次所得的稱量結果的一致性或可靠程度。示值不變性對同一物體的多次測量，測量示值變動性越小，說明天平示值不變性越好，反之，天平示值不變性越差。示值不變性的大小，除與天平稱量重心位置有關外，還與橫梁本身部件，特別是三刀的調整狀態、操作情況、溫差、氣流、振動、靜電等多種因素有關。一般要求天平的變動性愈小愈好。示值不變性超差達不到技術指標的影響因素及調修方法是：
2.1.1 刀子、刀承本身質地不好，橫梁材料在各點上的膨脹系數不一致。可通過更換刀子、刀承、橫梁來解決。
2.1.2 裝配的技術問題。安裝時三刀刃不平行，刀承的精度不夠，制動定位不準確，吃離線過大，橫梁各點受力不均勻，各螺絲緊固程度不一致等因素影響。可通過重新正確安裝來排除解決。
2.1.3 空載變動性。主要由機械傳動故障引起，排除機械傳動部分故障即可。
2.1.4 全載變動性。主要是三刀刃不水平、不平行引起，可調整三刀刃的平行性，使刀刃與橫梁中心線垂直并在一個平面上。
2.1.5 工作環境影響，天平室內環境中存在振動、熱源、氣流、濕氣過大、靜電等，可通過改善天平室環境解決。
2.1.6 操作人員操作方法不當所致。可通過加強培訓，提高崗位操作人員的操作水平，嚴格遵守操作規程等管理辦法來保證。
2.2 示值變動性的調整
2.2.1 三把刀口不平行，即四角有問題，則調平行螺絲即可。平行性可用吊角器，分別壓在吊耳背的前后兩端與壓在吊耳中間來比較天平平衡位置示值之差應不大于 7 個分度，如超過 7 個分度時，則將邊刀殼用垂線將其分成左右兩邊，其中一邊只有一只螺絲的為調整邊刀平行性螺絲，以水平線劃分為上、下兩部分，其中只有一只螺絲的調整邊刀平面性螺絲，要視刀刃情況分別調兩只螺絲(與之對稱背面的一只螺絲同時調)。
2.2.2 如果刀子不在同平面內，可用卡板檢查刀子平面性，即解決刀線問題，不僅要消除吃離線現象，輕微撬角也要徹底解決。如有吃離線，可按前面所調吃離線的方法調節，撬角必須調平面性螺絲。調整時用卡板以中刀為基準，檢查三刀平面性。如右邊刀前端高后端低，則調整刀子平面性的螺絲，先松前面平面性螺絲，再緊與之相對應的背面的平面性螺絲。觀察三刀刃與卡板瑪瑙平面的密合情況，這時應對光檢查。如接觸處有透光現象，說明此處刀刃低，應重新調整，直至刀刃與瑪瑙平面接觸處無透光現象為止。
3 正確性
正確性通常又叫做天平的不等臂性或偏差，是用來表示天平橫梁兩臂的長度之差是否具有正確的固定比例關系的。對于等臂天平，橫梁兩臂的長度之差(偏差)應符合一定的要求，它的正確比例關系是 1:1。如果兩臂不相等，就會造成衡量結果失準，而且隨著載荷的增加，不等臂誤差也隨之加大。對于單盤天平，因其橫梁設計要求為不等臂形式，所以不存在不等臂性誤差。
對于等臂天平來說，在等臂天平的兩秤盤中放置質量相同的砝碼，理論上天平兩邊力矩應相等，并能保持平衡。而事實上，等臂天平的兩臂長度并非絕對相等，盡管兩盤中的砝碼質量完全相同，天平指針也不會完全回到空載時的平衡點位置，總會偏離原來平衡位置一定的差距，其偏差量值隨載荷增大而增加。產生不等臂性(偏差)的原因有很多。
3.1 裝配的技術水平問題。
3.2橫梁兩臂制作材料兩線膨脹系數不相等、制造材料密度不均勻、橫梁左、右臂長度不等有一定的超差或加荷后橫梁變形等因素影響。
3.3 環境溫度影響，室內溫度不均勻，使天平單臂或部分受熱、受冷等。
總之，為保證天平的計量性能達到技術指標要求，首先要保證天平的穩定性，其次才能保證其它三大性能的計量要求。天平的四大計量性能之間是相輔相成，互相影響、互相制約的，只有保證四大性能的良好，才能保證天平稱量數據的準確、可靠。
摘自：中國計量測控網
