天平的示值變動(dòng)性也稱為示值不變性,或簡(jiǎn)稱為變動(dòng)性或不變性。其含義是在不改變天平狀態(tài)的情況下,多次開(kāi)關(guān)天平,如天平平衡位置的重復(fù)性很好。或者,對(duì)同一物體作連續(xù)重復(fù)稱量(測(cè)定天平全載示值變動(dòng)性時(shí),最好應(yīng)將一對(duì)稱量砝碼在秤盤上前后移動(dòng)位置,移動(dòng)范圍約等于秤盤半徑的1/3),各次所測(cè)得的結(jié)果如完全相同,即為天平的不變性很好,或無(wú)變動(dòng)性。
穩(wěn)定性與變動(dòng)性之間有共同點(diǎn),也有不同之處。穩(wěn)定性只與橫梁的重心位置有關(guān):重心(感量鉈)越高,天平越不穩(wěn)定,但越靈敏,示值變動(dòng)性也越大;而示值變動(dòng)性的大小,除與橫梁重心位置有關(guān)外,還與溫度、氣流、震動(dòng)以及橫梁的調(diào)整狀態(tài)等因素有關(guān)。
示值變動(dòng)性實(shí)際上表示了衡量結(jié)果的可靠程度。天平的精確度不只是決定于靈敏度,還與它的示值變動(dòng)性有關(guān)。在不能保證天平的示值變動(dòng)性不超出一定范圍的前提下,單純提高靈敏度是沒(méi)有意義的。兩者在數(shù)值上應(yīng)保持一定的比例關(guān)系。我國(guó)規(guī)定(中國(guó)科學(xué)院《天平檢定規(guī)程JJG98-72(試行本)》第2條 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出版社 1972年11月)兩者的比例關(guān)系為1:1,即規(guī)定天平的示值變動(dòng)性不得大讀數(shù)標(biāo)牌1個(gè)分度。這樣,就使天平既具有盡可能高的靈敏度,變動(dòng)性也不致過(guò)大。若一味地提高天平的靈敏度,勢(shì)必會(huì)使變動(dòng)性增大,結(jié)果,既不能提高稱量結(jié)果的精確度,而且又會(huì)因過(guò)大的變動(dòng)性造成使用者感到疲勞和不耐煩。
天平的變動(dòng)性取決于天平的裝配質(zhì)量,以及刀刃與刀承之間的摩擦大小和刀的銳鈍程度。如發(fā)現(xiàn)天平變動(dòng)性太大,一般化驗(yàn)分析工作者是不允作自己調(diào)節(jié)修理的,需專門天平修理技工進(jìn)行檢修。
天平檢定程序具體操作如下(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院《天平、砝碼檢定規(guī)程(試行本)參考資料》技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)出版社 1972年)(表3-2):
1.兩盤空載,開(kāi)動(dòng)天平,使天平進(jìn)入自由擺動(dòng)狀態(tài)。對(duì)予無(wú)阻尼天平,待擺動(dòng)1~2周期后,在標(biāo)牌上讀取指針在兩倒擺動(dòng)最遠(yuǎn)點(diǎn)的四個(gè)連續(xù)讀數(shù)(習(xí)慣是從左側(cè)開(kāi)始讀),將所測(cè)讀數(shù)記入“天平檢定記錄表”中。關(guān)上天平。利用前三個(gè)讀數(shù)照公式 L=(L1+2L2+L3)/4計(jì)算出其平衡點(diǎn)L1;對(duì)于阻尼天平,則以天平一次靜止點(diǎn)的位置作為天平的平衡點(diǎn)L1。
2.將頂先選定的小砝碼r加在左盤中,測(cè)定天平空裁時(shí)左盤分度值。這個(gè)小砝碼對(duì)于普通標(biāo)牌天平須能改變平衡位置不少于3個(gè)分度值,對(duì)于具有阻尼器微分標(biāo)牌天平應(yīng)改變其一側(cè)的所有正式分度。開(kāi)啟天平,按上面同樣方法記錄天平指示器讀數(shù),確定天平的平衡位置L2。關(guān)上天平。
3.從左盤中取下小砝碼r。把相當(dāng)于天平最大載荷的一對(duì)砝碼P1和P2,分別放在天平的左、右盤的中心。半開(kāi)啟天平,若天平不平衡,即關(guān)上天平,然后將適當(dāng)?shù)钠胶庵匚锛佑谳^輕的一盤中。再開(kāi)啟天平,測(cè)定其平衡位置L3。關(guān)上天平。
4.將兩盤中的砝碼P1、P2互相交換,所添加的平衡重物也隨同砝碼移過(guò)去。若平衡位置改變過(guò)大而無(wú)法讀數(shù),則將小砝碼k加于較輕的一盤中。開(kāi)啟天平,測(cè)定天平的平衡位置L4,關(guān)上天平。
5.兩盤中砝碼保持不動(dòng),在左盤中添加小砝碼r,測(cè)定天平最大負(fù)荷時(shí)的左盤分度值,天平的平衡位置為L(zhǎng)5,關(guān)上天平。
6.從兩盤中取下所有的砝碼和平衡重物,關(guān)啟天平,測(cè)定平衡位置L6,關(guān)上天平。
7.將小砝碼r放在天平右盤中,測(cè)定天平空載時(shí)的右盤分度值。開(kāi)啟天平,測(cè)定平衡位置L7,關(guān)上天平。
8.從右盤中取下小砝碼r,然后重復(fù)3的操作.不同的是,須將砝碼P1放在左盤的前部距盤中心點(diǎn)約為盤半徑三分之一的位置上,P2放在右盤后部同樣位置上。開(kāi)啟天平,測(cè)定平衡位置L8,關(guān)上天平。
9.兩盤中的砝碼保持不動(dòng),在右盤中添加小砝碼,測(cè)定全載時(shí)的右盤分度值。開(kāi)啟天平,記錄天平的平衡位置L8,關(guān)上天平。
10.重復(fù)6的操作,測(cè)得天平平衡位置L10。
11.將P1放在左盤上后部距盤中心點(diǎn)約為盤半徑三分之一的位置,P2放在右盤前部同樣的位置上。開(kāi)啟天平,若不平衡,將加與3的相同平衡物于較輕的一盤中,測(cè)定平衡位置L11,關(guān)上天平。
12.重復(fù)10的操作,測(cè)得平衡點(diǎn)L12。
13.重復(fù)11的操作,不同的是,左盤P1砝碼的位置保持不動(dòng),而將砝碼P2移至右盤中心。測(cè)得平衡位置L13。
14.重復(fù)10的操作,測(cè)得平衡位置L14。
15.重復(fù)11的操作,不同的是,P1移至中心,P2移至盤后部距盤中心點(diǎn)約為盤半徑三分之一的位置上。測(cè)得平衛(wèi)位置L15,關(guān)上天平。
表3-2 天平檢定記錄表
觀測(cè) | 稱盤上的載荷 | 稱盤上的載荷 | 讀數(shù) | 讀數(shù) | 讀數(shù) | 讀數(shù) | 平衡位置 | |
順序 | 左盤 | 右盤 | l1 | l2 | l3 | l4 | (Li) | 備注 |
1 | O | O | L1= | P1,P2= | ||||
2 | r | O | L2= | r= | ||||
3 | P1 | P2 | L3= | k= | ||||
4 | P2(+k) | P1(+k) | L4= | |||||
5 | P2(+k)+r | P1(+k) | L5= | |||||
6 | O | O | L6= | |||||
7 | O | r | L7= | |||||
8 | P1 | P2 | L8= | |||||
9 | P1 | P2+r | L9= | |||||
10 | O | O | L10= | |||||
11 | P1 | P2 | L11= | |||||
12 | O | O | L12= | |||||
13 | P1 | P2 | L13= | |||||
14 | O | O | L14= | |||||
15 | P1 | P2 | L15= |
至此,天平的檢定操作完畢,按照下列公式計(jì)算出標(biāo)牌分度值、橫梁不等臂性和示值變動(dòng)性。
天平空載時(shí)在左盤中測(cè)得的分度值:
S(O1)=r/∣L4-L1∣
天平空載時(shí)在右盤中測(cè)得的分度值:
S(O2)=r/∣L7-L6∣
天平全載時(shí)在左盤中測(cè)得的分度值:
S(P1)=r/∣L5-L4∣
天平全載時(shí)在右盤中測(cè)得的分度值
S(P2)=r/∣L9-L8∣
天平的不等臂性誤差:
Y=±K/2Sp±((L3+L4)/2-(L1+L6)/2)
式中 Sp=(Sp1+Sp2)/2
測(cè)定不等臂性誤差時(shí),若小砝碼k加于左盤,則公式的k/2Sp前為正號(hào),即右臂較長(zhǎng);當(dāng)k加于右盤時(shí),則在k/2Sp前為負(fù)號(hào),即左臂較長(zhǎng);如在交換砝碼以后不需要添加小砝碼k,如在公式中括號(hào)里的差數(shù)為正時(shí),即表示右臂較長(zhǎng);如括號(hào)里差數(shù)為負(fù)時(shí),則表示左臂較長(zhǎng)。以上規(guī)定,是指標(biāo)牌的零點(diǎn)位于右面或零點(diǎn)位于中間而左(+)右(-)指針向下的天平。如果零點(diǎn)在左或在中間而右(+)左(-),那么當(dāng)括號(hào)中的差數(shù)為正時(shí),就表示左臂較長(zhǎng),而括號(hào)前改用負(fù)號(hào)。
天平的示值變動(dòng)性誤差:
根據(jù)天平在空載和全載時(shí)各測(cè)得的平衡位置(1~3級(jí)天平為5次,4~6級(jí)天平為3次,7~10級(jí)為2次),按下列公式計(jì)算天平在空載和全載時(shí)的示值變動(dòng)性△O和△P:
△O=LO(最大)-LO(最小)
△P=LP(最大)-LP(最?。?/span>
以上檢定天平的操作步驟應(yīng)該連續(xù)進(jìn)行,不得中途停止,否則需重新定。