重力加速度的影響

　　電子天平實(shí)際稱量的是物體質(zhì)量,而不是物體重量。也就是說,任意一臺(tái)天平,無論它放置在地球上的任何地方、任何高度,在任何時(shí)間稱量同一物體,由于物體本身的質(zhì)量不變,那么稱量結(jié)果都應(yīng)該是相同的。然而,由于地心引力的存在,任何物體本身的重量都會(huì)受到重力加速度g的影響,即F=mg。而隨著物體在地球上的位置不同,其到地心的距離也不同,那么作用在物體身上的重力加速度g值也不相同。因此,同一個(gè)物體在不同的地區(qū)、不同的高度,它的重量是不相同的。例如,某物體在甲地實(shí)驗(yàn)室,測(cè)得實(shí)際質(zhì)量為5.000000g,而在乙地實(shí)驗(yàn)室,測(cè)得實(shí)際質(zhì)量為5.000287g,很顯然,這是因?yàn)椴煌貐^(qū)的重力加速度不同,我們無法得到相同的測(cè)量結(jié)果。而如何讓電子天平只稱量物體質(zhì)量,且不受重力影響,這就需要在使用電子天平前進(jìn)行校準(zhǔn)。

　　一般來說,實(shí)驗(yàn)室的電子天平都放置在固定的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,不受重力加速度變化的影響,那就不需要在每次使用前進(jìn)行校準(zhǔn)。但這也是不對(duì)的。因?yàn)榄h(huán)境溫度的變化,以及溫度的波動(dòng)也將直接影響電子天平自身傳感器的溫度變化。電子天平的核心組件是傳感器,對(duì)于多數(shù)使用電磁傳感器的電子天平,則會(huì)使磁通量和流經(jīng)線圈中的電流發(fā)生變化,使電磁力也隨之變化,最終導(dǎo)致電子天平測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。現(xiàn)在高精度的電子天平都設(shè)有溫度補(bǔ)償功能,對(duì)于短時(shí)間小范圍的溫度波動(dòng),可以在測(cè)量結(jié)果上進(jìn)行算法補(bǔ)償,使得測(cè)量結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確。但當(dāng)溫度變化超過一定限度,它也是無法補(bǔ)償?shù)?還是要對(duì)電子天平進(jìn)行校準(zhǔn),才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

　　另外,許多實(shí)驗(yàn)室的工作人員甚至設(shè)備管理人員都認(rèn)為校準(zhǔn)天平是國(guó)家計(jì)量檢定部門的工作,計(jì)量檢定人員將天平校準(zhǔn)并檢定合格后,實(shí)驗(yàn)室工作人員日常使用時(shí)就不必再校準(zhǔn)了,這是錯(cuò)誤的。計(jì)量部門對(duì)天平進(jìn)行的周期檢定主要是針對(duì)電子天平本身計(jì)量性能的檢定,它主要包括天平的偏載誤差、重復(fù)性以及各個(gè)載荷點(diǎn)的示值誤差。雖然計(jì)量檢定人員在電子天平檢定前也對(duì)天平進(jìn)行了校準(zhǔn),但其更多的是為了得到準(zhǔn)確的計(jì)量檢定數(shù)據(jù)。在日常使用中,實(shí)驗(yàn)室工作人員應(yīng)在每天使用電子天平前,對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn),切不可忽略此步驟。而對(duì)于電子天平,通常都是在上班時(shí)通電,下班時(shí)斷電。其實(shí)在條件允許的情況下,建議不要輕易關(guān)閉電子天平的電源,應(yīng)長(zhǎng)期處于通電預(yù)熱狀態(tài),這樣電子天平可以更穩(wěn)定且準(zhǔn)確地稱量。

本文刊發(fā)于《中國(guó)計(jì)量》雜志2016年第8期

作者：沈陽計(jì)量測(cè)試院　李郝鵬

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