天平砝碼計量的三大影響因素

0-一引言

隨著科技的不斷發(fā)展，計重學(xué)領(lǐng)域的長度、時間、質(zhì)量、電流、溫度、光度、物質(zhì)重等七個基本國際單位中，六個基準(zhǔn)都已經(jīng)實現(xiàn)了用微雙里來重新定義，如用銫原子的振動頻率來定義“s"，用光在真空中的行進(jìn)距離來定義“m"，等。用這些微觀里進(jìn)行的重新定義不僅準(zhǔn)確度比實物計里基準(zhǔn)高出幾個數(shù)重級，而且可以復(fù)現(xiàn)，穩(wěn)定性高。但只有質(zhì)里單位"kg"仍沿用傳統(tǒng)的天平砝碼原器作為實物基準(zhǔn)，質(zhì)里計量方面更加值得努力探索。在涉及貿(mào)易結(jié)算中，砝碼是最重要的實物量具，其質(zhì)里的合格與否關(guān)系到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研、醫(yī)藥衛(wèi)生以及人們的日常生活等方方面面。實驗室的溫度、濕度、振動、氣壓、天平砝碼清潔度及磁性都會影響砝碼計里的準(zhǔn)確性。下文主要從空氣浮力、磁力和表面吸附三方面因素來闡述對砝碼質(zhì)里計里產(chǎn)生的影響。

1--空氣浮力

在天平砝碼質(zhì)里計量中，其體積值需要準(zhǔn)確測童，以便進(jìn)行砝碼質(zhì)里值的浮力修正。根據(jù)阿基米德原理，物體所受浮力等于排開氣體的質(zhì)量，目前測量砝碼體積川的方法主要有兩種液體靜力法和聲學(xué)測量法。液體靜力法具有較高的測里準(zhǔn)確度，但也存在缺陷，溯源至純水的密度，-級純水較難保存，液體密度的穩(wěn)定性也難以控制，測堡過程復(fù)雜，需要清洗砝碼，效率低下。非接觸式聲學(xué)測體積法測量快速、無污染，利用正弦信號驅(qū)動相位相反的兩個聲壓信號，并基于氣體壓縮定律的原理來設(shè)計完成。溫度還會導(dǎo)致金屬熱脹冷縮，使得體積發(fā)生略微的變化。

壓縮系數(shù)Z從潮濕空氣的維里系數(shù)導(dǎo)出:Z=1-P[(a0+a1+a.2+(b+b2)x.p2+(Co+q1)x3]+z(d+ex?)(6)式中:a0、a、a2、bo、b、b2、Co、C1、do、e一常數(shù)在空氣密度近似公式中，C02含 里參數(shù)被忽略不計，如增加C02含重參數(shù)的測里，對提高空氣密度計算的精度是非常重要的。

2-一磁力

在高精度砝碼計童領(lǐng)域，電子天平和質(zhì)量比較儀已經(jīng)獲得了越來越廣泛應(yīng)用，而其原理采用電磁力補償原理，稱重過程中砝碼與天平的磁缸及線圈產(chǎn)生的磁場泄露不可避免地會產(chǎn)生相互作用力，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。砝碼磁性通過磁化 率(2]和極化強度來描述。磁化率反映砝碼材料本身對周圍磁場的--種反 應(yīng)能力，磁化強度是表述砝碼在沒有外界磁場時茲性狀態(tài)的參數(shù)。磁性和砝碼高度、半徑、砝碼底部到磁鐵中心距離、砝碼頂部到磁鐵中心距離、當(dāng)?shù)氐闹亓?nbsp;速度值、磁鐵磁矩的模、當(dāng)?shù)氐呢Q直向地磁場磁感應(yīng)強度分里、材料、表面狀況、密度都有直接關(guān)系。1+2031a;(o,h)=(-1)*{1-(, -)4.ntpZo+h[1+/-a;取 決于砝碼形狀，取+1;h;為砝碼高;1 ;為砝碼半徑。磁化率只要遵循國際建議0IM1R111-1(2004)和國際慣例，即可保證砝碼質(zhì)量值的準(zhǔn)確可靠。

3--表面吸附放在空氣中的砝碼，它的表面會吸附-定厚度的水分子層，空氣中水蒸氣的分子有一部分被吸附在碼表面上，并形成一層“水膜"，“水膜"的厚度與物體表面性質(zhì)、環(huán)境溫度有相當(dāng)大的關(guān)系，表面越粗糙、溫差越大，吸附“水膜"的厚度越大。干燥的環(huán)境和穩(wěn)定的溫度對高精度砝碼測量都至關(guān)重要。有證據(jù)表明，保存在國際計里局的鉑銥合金砝碼原器，由于表面吸附物的影響，其真實質(zhì)里不斷隨著歲月而發(fā)生變化，累計的誤差已達(dá)到10-8重級。利用x射線光電波譜儀、Auger電子顯微鏡、橢圓則量過程中磁力會產(chǎn)生負(fù)面的影響，這種力在質(zhì)里測量中無法與重力相區(qū)別。磁力可以引起兩個質(zhì)里標(biāo)準(zhǔn)之間的相互作用，也可引起質(zhì)重標(biāo)準(zhǔn)或測量中使用的衡器儀器與周圍相近的其他磁性物體之間的相互作用。-般通過磁化率計測量磁化率和磁化強度，測量原理是通過放置在天平秤盤上的磁鐵與其上方的砝碼會產(chǎn)生磁性作用力的測量，得到磁力值。市場上主要有梅特勒的YSZ型磁化率計和賽多利斯UMX型磁化率計，均依照R111建議的測量原理來進(jìn)行的。

磁化率計算公式為-(0m+0m2)e()X= 3m2lo x-x10-+0.4(0m+Am2)g8Z式 中:Am磁體北極向下時，磁體與砝碼作用力引起的讀數(shù)變化;△m2磁體北極向，上時，磁體與砝碼作用力引起的讀數(shù)變化;

Zo-砝碼底部到磁體中心的距離ma磁體的磁矩;

g重力加速度值;a-幾何修正因子偏振儀等設(shè)備對砝碼表面進(jìn)行觀察，可以研究清洗工藝、表面吸附與污染對砝碼質(zhì)量產(chǎn)生的影響。

4一-結(jié)語

保證天平砝碼質(zhì)里的準(zhǔn)確性，是計里檢定工作得以順利展開的關(guān)鍵因素，隨著計里儀器設(shè)備的技術(shù)性突破，以及計里理論知識的不斷創(chuàng)新，關(guān)于影響砝碼質(zhì)量的各種因素有了更深入的研究，對進(jìn)一步提高計 里檢定的質(zhì)里大有裨益。上述是天平砝碼計量的三大影響因素說明的詳細(xì)內(nèi)容，望采納!

天平砝碼計量的三大影響因素