浅谈机械天平计量性能调整

岳 灵

南阳市质量技术监督检验测试中心，河南 南阳 473000

在日常的生活中我们常会用到天平，它是我们确定质量的工具，利用的是杠杆平衡的原理。可是，不是在任何状态下天平都会给我们测量出准确的结果，只有天平的计量性能符合我们要求时才可以正常的使用，方便我们的生活。

1 天平的涵义及分类

天平有狭义和广义之分。狭义的天平专指双盘等臂机械天平，是利用等臂杠杆平衡原理，将被测物与相应砝码比较衡量，从而确定被测物质量的一种衡器。广义的天平则包括双盘等臂机械天平、单盘不等臂机械天平和电子天平3类。本文所说的是双盘等臂机械天平。双盘等臂机械天平一般按结构分为普通标牌天平、微分标牌天平和架盘天平3种。也可按用途分为检定天平、分析天平、精密天平和普通天平4种。

1）检定天平是计量部门、商检部门或其他有关部门或工厂专门用来检查或校准砝码的天平；

2）分析天平是用于化学分析和物质精确衡量的高准确度天平。在大多数情况下，这类天平的最小分度值都小于最大称量的 10-5。分析天平可按衡量范围和最小分度值分为常量天平（称量和最小分度值分别为100g～200g和0.01mg～1mg）、半微量天平（30g～100g 和 1g～10g）、微量天平（3g～30g 和 0.1g～1g）和超微量天平（3g～5g和0.1g以下）；

3）精密天平在各种物质的精密衡量中广泛应用，其最小分度值通常为最大称量的10-5～10-4；

4）普通天平用作物质的一般衡量。最小分度值等于或大于最大称量的10-4。 普通标牌天平主要由立柱、横梁、吊挂系统、底座和制动装置组成（图1）。

图1 普通标牌天平

2 天平的计量性能

稳定性、灵敏性、正确性和示值不变性是天平的四项基本计量性能。如果天平受到扰动就不能保持其稳定性，并且自动回到初始平衡的位置；天平的灵敏性就在于当秤盘的上的物体质量改变的时候它能迅速的做出改变，又由于其两臂固定的比值，可以在相同条件下多次测量同一物体而衡量结果是一样的，这就又显示了其示值的不变性。

3 天平计量性能的调整

我们只有常常对计量性能进行调整才能使天平的计量性能符合要求，天平的各项计量性能相互和谐天平才可以处于最佳的测量状态。但是只有对天平更为实质和清晰的认识，我们才可以更为准确的对其调整。影响天平计量性能的因素有哪些呢，这些因素又是如何影响天平的计量性能的，值得我们思考。天平自身设有许多调节机构，如重心砣、水平调节螺丝、升刀螺丝等，虽然他们的调节功能不一样，但是都是对天平计量性能的两个根本因素进行调节的，即重心因素和结构因素。

3.1 重心因素

天平重心点和支点之间的相对位置因素是天平的“重心因素”，它直接影响着天平的稳定性和灵敏性，间接影响着天平的正确性和示值不变性。“重心因素”影响，天平即使达到平衡状态，也分为不稳定平衡状态、随遇平衡状态和稳定平衡状态3种。

1） 随遇状态是说，当物体达到平衡时，它的支点和重点重合。在这种状态下，物体无论怎样的移动，重力的力臂恒为零。显然这样的状态是不可能实现的，我们可以把支点和重心间的距离在一个尽可能小的范围内控制，但是让二者重合是不可能的。这也就是说在实际的使用和操作过程中，天平出现随遇平衡状态我们可以认为是没有的。

2）不平衡状态下的调整。不稳定的平衡是重心在物体到达平衡时在支点的上方。这样的状态是不稳定的，在受到稍微的干扰后就会稳定，这就像敲敲板一样，即使好不容易平衡了稍微扰动一些就会侧向一方除非你阻止了它，所以我们可以这么认为，即使是完好无损的天平，也不会一直保持平衡的状态而不改变的，它总会偏向一方，这样的状态下进行测量，其稳定性和准确性都是为0的，是不能用于测量的，这时就要降低天平的重心使其在支点以下。

3.2 结构因素

天平的两个力点和支点之间的相对位置因素是“结构因素”，它对天平的正确性和示值不变性有着直接的影响，对天平的稳定性和灵敏性有着间接的影响。“结构因素”中的三个点，即天平的一个“支点”和两个“力点”的距离之比，对于天平的准确性有着决定性的作用，对于等臂天平来说，这个比例为1:1。

指点和力点的不固定就会造成“结构因素”的不确定，从而影响计量的性能。

3.3 两个根本因素必须相互配合

天平性能的调整要协调、兼顾进行，即两个因素相互配合，只有把天平调到最佳的状态，才可以保证天平的稳定平衡，又能提高其灵敏性，从而保证测量的准确性。

4 结论

以上所述使我们对天平的性能影响因素有了较为全面的认识，保证了我们在天平的调整过程中有正确的调整方法，了解了只有天平的各调节结构和性能相互结合，才能使得天平处于最佳的测量状态。

[1]杨福来.关于天平的稳定性及其调修方法[J].河南大学学报：自然科学版，1987(2).

[2]赵宝瑞，刘明.一种提高天平计量性能的方法[J].计量学报，1990(2).

[3]张红，李艳叶，胡卫红.影响机械天平计量性能因素浅析[J].计测技术，2009(1).