實驗1-2電子天平檢定、砝碼檢定實驗指導(dǎo)書

1、實驗1電子天平的檢定1實驗?zāi)康暮鸵?）了解電子天平的主要檢定項目和步驟。2）掌握利用標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢定電子天平及其數(shù)據(jù)處理。2實驗儀器及材料電子天平，標(biāo)準(zhǔn)砝碼，溫度計、濕度計和氣壓計等。3檢定內(nèi)容3.1檢定條件1）砝碼應(yīng)配備一組標(biāo)準(zhǔn)砝碼，其擴(kuò)展不確定度（k=2）不得大于被檢天平在該載荷下最大允許誤差絕對值的1/3。（標(biāo)準(zhǔn)砝碼的磁性也應(yīng)該有相應(yīng)要求）2） 分度值w 0.2 C的溫度計、相對準(zhǔn)確度 5%的干濕度計。（本實驗略去）3.2檢定環(huán)境條件溫度、濕度、振動、大氣中水汽凝結(jié)和氣流及磁場等具體要求見JJG 1036-2008。3.3檢定前的準(zhǔn)備1）調(diào)整電子天平后端兩個底腳高度，通過觀察水平泡，將天平

2、調(diào)整到水平位置。2）接通電源，天平預(yù)熱，達(dá)到平衡、穩(wěn)定；3）進(jìn)行一次預(yù)加載。3.4檢定項目主要根據(jù)天平首次檢定、后續(xù)檢定、使用中檢定等不同階段根據(jù)國標(biāo)選擇檢定項目。JJG 1036-2008中的主要檢定項目有：外觀檢查、偏載誤差、重復(fù)性、示值誤差等，這里主要對后3項進(jìn)行檢定。4檢定方法及步驟4.1偏載誤差（檢定項目一）即載荷在不同位置的示值誤差須滿足相應(yīng)載荷最大允許誤差的要求。1） 試驗載荷選擇 13 （最大稱量），需要說明的是這里略去了國標(biāo)中的“最大加法除皮效果”，因為實 驗所用的天平未帶有除皮效果指標(biāo)。優(yōu)選個數(shù)較少的砝碼，如果不是單個砝碼，允許砝碼疊放使用。單個砝 碼應(yīng)放置在測量區(qū)域的中心

3、位置，若使用多個砝碼，應(yīng)均勻分布在測量區(qū)域內(nèi)。2）按圖1.1給出的天平偏載誤差檢定位置，稱量實驗所用標(biāo)準(zhǔn)砝碼，間隔和穩(wěn)定時間見天平手冊。需要1注意的是取放砝碼請使用夾子或是帶手套操作，以免引入操作誤差。3#圖1.1偏載誤差檢定位置示意圖3) 將所得數(shù)據(jù)記錄于下表偏載誤差 E = I - L，Ec 二 E - Eo(*)國標(biāo)：(E = IeL_L，Ec 二 E - E(*)2檢測方法：先在偏載的位置放10e (或最小稱量)小砝碼記錄示值，再換上試驗載荷砝碼記錄示值，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼的示值誤差減去小砝碼的示值誤差就得到的修正誤差，為該位置的偏載誤差。位置試驗載荷L ()示值I ()附加砝碼 L ()慶差

4、E ()修正誤差Ec ()最大允許誤差()1(*)12(*)23(*)34(*)45(*)54) 注意事項本實驗所用天平均為 e = 10d,故不用考慮示值修約誤差(包含在數(shù)字示值中的化整誤差)，所以附 加砝碼 L用不到，對需要考慮示值修約誤差天平用公式E=l+1/2e - L-L計算E就可以了。附加砝碼是用來測試電子衡器的閃變點的，如e=10g的電子衡器，施加砝碼 100g，電子衡器顯示為100g，此時你得逐一施加 0.1e的小砝碼直到電子衡器的示值從 100g改變到110g。比如你施加了 0.4e砝碼后， 電子衡器的示值從100g改變到110g,這個0.4e砝碼就是你的附加砝碼。一般電子天

5、平的檢定分度值e和實際分度值d的關(guān)系式dw e 10d，在e=10d和e=5d的情況下，可以直接讀取電子衡器的示值而不需要施加附加 砝碼來測試閃變點。(*)表示零點替代點，就是對有零點跟蹤裝置的電子天平，使用該點代替零點，一般取10d或最小秤量代替。再用同樣方法測其他4個位置，要求各位置修正誤差均小于該量程的最大允許誤差。整個檢測過程 中天平不能恢復(fù)空載，否則零點跟蹤裝置會引入誤差。4.2天平的重復(fù)性(檢定項目二)相同載荷多次測量結(jié)果的差值不得大于該載荷點下最大允許誤差的絕對值。1 ）檢查天平的零點跟蹤裝置是否處于工作狀態(tài)，如果未開啟請設(shè)置為開啟。（參見天平手冊）2） 砝碼的質(zhì)量選擇 80%-

6、100%最大秤量的單個砝碼，測量次數(shù)不少于6次。3）測量中每次加載前可置零。（參見天平手冊）4 ）測量數(shù)據(jù)記錄于下表。5）天平的重復(fù)性等于 Emax _Emin，式中Emax為加載時天平示值誤差的最大值；Emin為加載時天平示值誤差的最小值；合格要求：Emax Emin蘭MPE。4.3天平的示值誤差（檢定項目三）各載荷點的示值誤差不得超過該天平在該載荷是的最大允許誤差。1）測試時，載荷應(yīng)從零載荷開始，逐漸地往上加載，直至加到天平的最大秤量，然后逐漸地卸下載荷，直 到零載位置。2 ）將試驗載荷的載荷點填入下表，其中試驗載荷必須包括：空載（零點替代點）；最小秤量；最大允許誤 差轉(zhuǎn)換點所對應(yīng)的載荷（

7、或接近最大允許誤差轉(zhuǎn)變點）；最大秤量。3）無論加載或卸載，應(yīng)保證有足夠的測量點數(shù)，這里不少于6個即可。1E =l e - . ：L -L，Ec 二 E - E(*)2位置試驗載荷L（）示值IJ( )T附加砝碼 LJ ( ) T誤差EJ( )T修正誤差EcJ（ ）T最大允許誤差（）1(*)23456789105 .參考文獻(xiàn)1 趙朝前力學(xué)計量M.第一版.北京：中國計量出版社，2004.2008.中國計量科學(xué)研究院.JJG 1036-2008電子天平S,北京：國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局（發(fā)布），5實驗2電子天平檢定砝碼1實驗?zāi)康暮鸵?）了解電子天平的工作原理。2）熟悉利用電子天平檢定砝碼。2實驗儀器

8、及材料梅特勒-托利多EL、AL系列電子天平，標(biāo)準(zhǔn)砝碼，被檢砝碼及溫濕度計和氣壓計等設(shè)備。3檢定內(nèi)容3.1檢定室環(huán)境條件及設(shè)備1）砝碼的檢定應(yīng)在穩(wěn)定的環(huán)境狀況下，砝碼的溫度接近室溫。砝碼和衡量儀器之間的溫度差值要盡量的小。實驗室的溫度變化量也有要求（具體各準(zhǔn)確度等級砝碼的環(huán)境狀況見“宣貫教材”P37）。其中，濕度的上限是很重要的。2）檢定實驗室不允許有容易察覺的振動和氣流，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離振源和磁源。實驗室內(nèi)的天平和砝碼應(yīng)避免 陽光直接照射。3） 當(dāng)空氣密度相對于1.2kg/m 3變化超過10%，被檢砝碼的計算應(yīng)采用真空質(zhì)量值，折算質(zhì)量值有真空質(zhì) 量值計算而來。4）檢定砝碼時，實驗室內(nèi)需配備相應(yīng)準(zhǔn)確度

9、的溫度計、濕度計和壓力計，以測量實驗室內(nèi)空氣密度。實驗室內(nèi)配備氣象參數(shù)測量設(shè)備的準(zhǔn)確度參見“宣貫教材”P39。3.2檢定前的準(zhǔn)備1）調(diào)整電子天平后端兩個底腳高度，通過觀察水平泡，將天平調(diào)整到水平位置。2）接通電源，天平預(yù)熱，達(dá)到平衡、穩(wěn)定；3）進(jìn)行一次預(yù)加載。3.3檢定項目主要根據(jù)砝碼的準(zhǔn)確度等級和首次檢定、后續(xù)檢定等不同階段根據(jù)國標(biāo)選擇檢定項目。JJG 99-2006中的主要檢定項目有：密度（或體積）、表面粗糙度、磁化率、永久磁性、折算質(zhì)量等，本實驗只對折算質(zhì)量進(jìn) 行檢定。4實驗內(nèi)容及步驟實驗采用目前計量部門及科研院所廣泛應(yīng)用的梅特勒-托利多電子天平進(jìn)行砝碼檢定。4.1調(diào)節(jié)水平在使用前須查看

10、水平泡是否在黑圈內(nèi)，如不在黑圈內(nèi)請使用水平調(diào)節(jié)腳調(diào)整是水平泡至中央位置，每次將天平放置到新位置或不慎使天平位置發(fā)生改變是，都應(yīng)該調(diào)整水平。4.2預(yù)熱1）電子天平使用前必須檢查供電電源電壓是否與電子天平所需電源電壓相符；2） 讓秤盤空載并點擊on鍵，天平進(jìn)行顯示自檢（顯示屏上的所有字段短時點亮），當(dāng)天平回零時，天平開機(jī)完成。為了獲得準(zhǔn)確的稱量結(jié)果，在使用前應(yīng)通電預(yù)熱以達(dá)到工作溫度（d=O.OOO1g 60分鐘，d=O.OO1g30分鐘）。4.3電子天平的選擇原則衡量儀器的計量特性在進(jìn)行測量之前要已知。如果被檢砝碼進(jìn)行空氣浮力修正，則其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（即重復(fù)性、靈敏度、分辨力、偏載等的合成）應(yīng)不

11、得超過被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差絕對值的六分之一； 如果被檢砝碼不進(jìn)行空氣浮力修正，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差絕對值的九分 之一。（JJG 99-2006）由于實驗分別采用單次替代法“ABA ”和雙次替代法“ ABBA ”對砝碼的折算質(zhì)量進(jìn)行，兩種方法中涉及電子天平的不確定度其實都只是重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，故本實驗對于靈敏度、分辨率、線性、偏載等可 以不予考慮，只考慮重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。需要考慮時，請參照文獻(xiàn)3的附錄3中的1.1和1.4。4.4選擇被檢砝碼1）根據(jù)4.3的原則，由實驗所用電子天平的重復(fù)性（標(biāo)準(zhǔn)方差）計算出被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差（被 檢砝碼不做空氣浮力修

12、正）。2）結(jié)合所用電子天平的量程和下表選擇合適的被檢砝碼。表2.1砝碼最大允許誤差絕對值（|MPE|，以mg為單位）E,呵%Mi敝加250060iKMOOOWXK)025OD(JtJD30000160000200QWMXKMOlOOQODQ14005UU05OIXKIIL 睜)u1MJQOO301JIXM50WWEUKW25001 swriomoon16(1000251KWllW2W0030000MMJIXJ叫IW引K)IMO5000IWOft1XWSOOTO500CW2S2SdaooUt5000Mtxi23UOT河kgLD3CIIUU300LOGOMMX)icooo1孑聞50問Sfto1Ws

13、ow如25NO250801)21m1.0w30JOO獅10001皿0.55.01650160麗51甌0.252.3B + 02S80550盹0.10(L3LQ3,01030LOO0.0SOAb0.51.650軸弭扯0.03OiOJ0,31.03.0w3DWH.1L?J-25U.S2.5亂u25也.020o.wQ,20*&2用氛。if)0.016IL 050.1b0.5LAS.Q160.0120.12(M124.0120,010ZQ0.J1.0疝詢叫j(1.0250,350.Hi.s0 礙 3.0200.62.0續(xù)表2.1標(biāo)稱值E.E)FlM,Mr iL OOirl億嘟0-016Q.flS-S1

14、.650rnu0.0120.040.120.40.0030.0100.03ojq0.3lOmtt0.0030.0450.080,255 mgog0.0200.062 mg0.0030.0060.0200.060l20lingn.m0.02D0.06Q,2fl由于原標(biāo)準(zhǔn)JJG 99-1990與JJG 99-2006的砝碼等級劃分有所不同，這里忽略磁化等其它因素的影響，視原一等砝碼為E2等級砝碼（實驗時最好不要選用一等砝碼為被檢砝碼，因為一等砝碼（E2）為現(xiàn)有實驗室最高等級的砝碼，對標(biāo)準(zhǔn)砝碼的選擇不利），視原二等砝碼為F1等級砝碼，如果天平的重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)方差不能滿足小于砝碼（相應(yīng)等級）最大允許誤差絕

15、對值的九分之一的要求，則將被檢砝碼降級處理，直到滿足要求。4.5選擇標(biāo)準(zhǔn)砝碼標(biāo)準(zhǔn)砝碼至少應(yīng)比被檢砝碼高一準(zhǔn)確度等級，其質(zhì)量擴(kuò)展不確定度應(yīng)不大于被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差 的九分之一。（JJG 99-2006）如果在量值傳遞過程中，標(biāo)準(zhǔn)砝碼僅采用其質(zhì)量標(biāo)稱值，則擴(kuò)展不確定度的半寬等于它的最大允許誤差 的絕對值，且為矩形分布，此時的上等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼的擴(kuò)展不確定度不滿足相鄰下一等級被檢砝碼擴(kuò)展不確定 度極限值的1/3，則不能鄰等級傳遞，必須隔等級方能傳遞質(zhì)量量值。（砝碼一宣貫教材）1）這里假定標(biāo)準(zhǔn)砝碼符合以上條件，直接使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量標(biāo)稱值。關(guān)于準(zhǔn)確用擴(kuò)展不確定度的計算 及由擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度選擇標(biāo)準(zhǔn)砝

16、碼的方法參見（JJG 99-2006附錄C）4.6折算質(zhì)量的檢定4.6.1雙次替代法（ABBA循環(huán)）測量被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼間的折算質(zhì)量差值：mc1）根據(jù)下表選擇循環(huán)的次數(shù)。表2.2測量最少循環(huán)次數(shù)璉碼籌級為FiF,陸.M3ABBA最少次散3211LABA最少次數(shù)53211隔B A最少次數(shù)12）電子天平預(yù)熱預(yù)載完畢，將標(biāo)準(zhǔn)砝碼輕放在秤盤中央，取砝碼必須用鑷子夾取，或帶手套操作，以免 砝碼被粘污影響稱量結(jié)果。3）關(guān)嚴(yán)風(fēng)罩玻璃門。4）等顯示屏上數(shù)字穩(wěn)定并且顯示屏左邊的“O”消失，達(dá)到穩(wěn)定時間（天平使用手冊）即可讀取稱量結(jié)果。記錄稱量結(jié)果，并將結(jié)果填入表2.3。5）稱量結(jié)束后，打開風(fēng)罩玻璃門，取出標(biāo)準(zhǔn)

17、砝碼（用鑷子或帶手套操作）。6）打開風(fēng)罩，將被檢砝碼輕放在秤盤中央，取砝碼必須用鑷子夾取，或帶手套操作，以免砝碼被粘污影 響稱量結(jié)果。重復(fù) 3-5的操作記錄第一次被檢砝碼讀數(shù)。8）重復(fù)步驟6,記錄第二次被檢砝碼讀數(shù)。9）重復(fù)2至5步驟，記錄第二次標(biāo)準(zhǔn)砝碼的讀數(shù)稱量完畢取出被檢砝碼，關(guān)嚴(yán)風(fēng)罩玻璃門，求出被檢砝 碼質(zhì)量。注意：各次測量的時間間隔應(yīng)大致相同。910）按下式計算.：mc。1 tli 一 1 rli 一 1 r2i 1 t2i211#式中，：Ii為電子天平的指示差值；I為天平示值; 砝碼檢定的序列，如只檢定一個砝碼則i=1，兩個砝碼t為被檢砝碼的下角標(biāo)；r為標(biāo)準(zhǔn)砝碼的下角標(biāo)；i為 i=2

18、 。#表2.3雙次替代法折算質(zhì)量原始記錄表檢定環(huán)境溫度:相對濕度:大氣壓力:測量次序電子天平示值（g）r1t1t2r2mc最大允許誤差#4.6.2單次替代法（ABA循環(huán)）測量被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼間的折算質(zhì)量差值 操作過程與雙次替代法類似，請參照461。數(shù)據(jù)記錄于表2.4。表2.4單次替代法折算質(zhì)量原始記錄表檢定環(huán)境溫度:相對濕度:大氣壓力:測量次序電子天平示值（g）r1t1r2最大允許誤差-：mci =:| i = hli* 1 r2i25實驗注意事項及預(yù)習(xí)要求1）天平應(yīng)放置于穩(wěn)定的工作臺上避免震動、氣流及陽光的照射；2）天平使用時動作要輕緩，稱量是勿將手壓在工作臺上；3）勿向秤盤上加載超過其量程范圍的物體以免損壞天平。不能用手壓秤盤或沖擊秤盤。6實驗報告要求1）數(shù)據(jù)處理2）實驗報告內(nèi)容實驗?zāi)康暮鸵髷?shù)據(jù)處理及實