电子天平的错误类型及纠正

错误类型

1. 灵敏度误差

这表示天平测量的值与正确值之间存在差异。通常，这以天平容量附近测量点的偏差（可测量的最大质量）来表示。以量程为 200 g 的天平为例，如果将 200 g 的砝码放在秤盘上，但天平显示的值为 160 g，则 200 g 时的灵敏度误差为 -40 g。这表明偏差在整个测量范围内按比例分布为误差。例如，100 g 的测量值是 200 g 重量的一半，因此它包括 200 g 的一半误差，即 -20 g。

灵敏度误差的产生取决于力转换为质量时执行计算的精度，用于将力转换为质量的方法总是在说明手册中描述，称为灵敏度调整、校准或量程调整。将天平放置在不同的位置会导致重力加速度变化或室温变化，从而影响转换。灵敏度误差可能会增加或减少，具体取决于用户调整灵敏度的方式。

2. 线性误差

如果天平测量值中包含的误差只是上述灵敏度误差，则误差将与任何给定测量点的负载值成正比。然而，实际上情况并非如此。这是因为除了灵敏度误差之外，还有其他类型的误差。其中一种误差是 linearity error，本节将对此进行介绍。灵敏度误差和线性误差之间的关系如图 1 所示。（为了便于说明，它显示了一个特别大的误差示例。

假设 200 g 天平上 200 g 砝码的测量值显示为 160 g（灵敏度误差为 -40 g），则 100 g 的测量值应包括 -20 g 的比例灵敏度误差分量，因此测量值为 80 g。换言之，测量值应沿着一条直线进行测量，该直线连接 200 g 处的测量值和原点（天平的灵敏度线）。此天平灵敏度线与零误差的理想线之间的面积表示灵敏度误差分量。然而，在现实中，测量值有时并不在天平灵敏度线上。例如，如果 100 g 的测量值为 50 g，则除了天平灵敏度线指示的 80 g 之外，它还包括 -30 的额外误差。这个额外的误差分量称为线性误差。

线性误差是由于天平本身的状态或其原始性能水平而发生的。（该值在每台天平随附的说明手册规格中标明。因此，用户无法降低此错误级别。尽管如此，通过适当调整灵敏度，可以最大限度地减少灵敏度误差分量。

平衡误差 - 灵敏度和线性度

确定天平测量值中误差的构成非常重要。换句话说，重要的是要确定哪些误差分量是由于灵敏度误差引起的，哪些分量是由于线性误差引起的。要正确使用天平，而不是仅仅因为误差大就假设天平出现故障，始终考虑误差是否是由于灵敏度误差引起的，这一点非常重要。

3. 重复性

重复性是指在重复测量同一事物时获得相同测量值的程度，是精度水平的指标。它用标准偏差或频带宽度表示测量值的可变性。

重复性取决于天平本身的状态和原始性能水平，但也取决于其使用方式（例如用于测量的容器）和环境（例如气流或静电的影响）。

4. 偏心错误

此错误是由于物品在托盘上的位置而发生的。对于托盘，这表示为在距离中心半个半径处以 45 度方向（左前、右前、右后和左后）放置项目时获得的测量值与中心的测量值的差异。偏心误差取决于天平本身的状态及其原始性能，但可以通过小心地在秤盘中心放置负载来显着减少。

天平的偏心误差

错误的原因和纠正措施

通过了解错误是如何发生的以及导致错误的因素，最大限度地减少错误的方法就变得显而易见了。下面介绍了导致错误的一些主要因素，以及减少这些因素的措施。

1. 引力加速度

引起灵敏度误差的最大因素是引力加速度。

这种现象是由于纬度差异导致的重力加速度差异。换句话说，会出现灵敏度误差，即天平测量值随着向南移动而变小，而随着向北移动而变大。

引力加速度不仅受纬度影响，还受海拔高度影响。

这里重要的一点不是天平的给定移动或建筑物楼层的给定变化会产生多少灵敏度误差，而是每当天平移动时，即使是短距离，也应该重新调整灵敏度。

2. 温度

导致灵敏度误差的第二大因素是温度。天平本身的温度变化会导致灵敏度误差。

导致平衡温度变化的因素之一是室温。如果您的实验室温度每天早上迅速稳定到合适的温度，您可能会认为温度没有问题，但天平本身不会像室温那样迅速地改变温度。

它需要很长时间才能逐渐适应温度变化。

在某些情况下，如果在空调打开并且早上室温稳定下来后调整平衡灵敏度，则可以在那个时候调整灵敏度，但它会立即再次开始变化。消除室温变化是最好的，但实际上，我们建议在下午（在天平完全调整到室温后）进行最重要的测量（需要最高精度的测量）。此外，请始终记住在测量前立即调整灵敏度。

除室温外，其他影响天平温度的因素包括阳光直射和天平内电子部件产生的热量。为避免这些因素，请将天平置于避免阳光直射的地方，如果可能，请全天 24 小时保持天平电源开启。

3. 容器

您是否有过以下经历？使用烧瓶或其他此类容器可能会导致漂移现象，即指示的余额值逐渐向一个方向变化。这是由于容器中包含的空气。例如，如果容器的温度低于称量室的温度，则容器中的空气被称量室内部加热，导致空气膨胀并从容器中溢出。因此，天平上的指示值逐渐走低。

给定 100 cm 的容器体积3，容器温度变化 2 °C 相当于 0.82 mg。这些条件将导致测量重复性增加（变得更糟）。为避免这种情况，请让容器尽可能调整到天平温度，例如将容器放在天平旁边，不要徒手触摸容器。

4. 气流

很容易想象，当机械天平的横梁暴露在外部气流中时，其波动会如何。同样的事情也适用于电子天平。气流的存在会导致稳定性和可重复性变差或其他后果。

1） 来自外部来源

的空气流动 我们周围有许多因素会导致空气流动，例如空调和人员的移动，但经常被忽视的一个因素是房间的门。如果门是摆动式的，可以把它想象成风扇，它不仅会产生自己的风，还会改变房间的气压，这也会扰乱天平内部空气的稳定性。通过对设施采取措施防止天平暴露在气流中，并让所有人员（包括未参与使用天平的人员）共同合作小心，可以显着防止这些影响。此外，如果可能，请使用滑动式门。

2） 称量室内

产生的气流 如果称量室内的空气对流，秤盘和被测物品将暴露在气流中，从而导致不稳定。

对流可能是由多种因素引起的，例如被测物品与称量室之间的温差导致空气上升或下降，或者被测物品移入和移出称量室时对空气的干扰。为了最大限度地减少对流，必须记住让被测物品完全适应天平温度，避免将手伸入称量室，在尽可能短的时间内放置或取出被测物品，并避免过度打开称量室门.此外，为了较大限度地减少称量室内外之间的温差，我们建议在不使用天平时将称量室门打开几毫米。但是，无论您多么小心，都很难完全抑制对流。因此，为了尽量减少其影响，请勿让被测物品从盘中伸出。成功来自于对细节的关注，例如折叠称量纸的边缘。

5. 静电

当空气开始变得干燥时出现静电，会给粉末、塑料或玻璃容器带来电荷，导致天平显示值不稳定，导致重复性变差。如果仅在称量实际样品时出现问题，而在称量砝码时没有出现问题，则原因可能是静电。

静电可以排放到空气中，并通过对房间进行加湿来消除，但使用负离子发生器也很有效。