重力加速度的影响

　　电子天平实际称量的是物体质量,而不是物体重量。也就是说,任意一台天平,无论它放置在地球上的任何地方、任何高度,在任何时间称量同一物体,由于物体本身的质量不变,那么称量结果都应该是相同的。然而,由于地心引力的存在,任何物体本身的重量都会受到重力加速度g的影响,即F=mg。而随着物体在地球上的位置不同,其到地心的距离也不同,那么作用在物体身上的重力加速度g值也不相同。因此,同一个物体在不同的地区、不同的高度,它的重量是不相同的。例如,某物体在甲地实验室,测得实际质量为5.000000g,而在乙地实验室,测得实际质量为5.000287g,很显然,这是因为不同地区的重力加速度不同,我们无法得到相同的测量结果。而如何让电子天平只称量物体质量,且不受重力影响,这就需要在使用电子天平前进行校准。

　　一般来说,实验室的电子天平都放置在固定的实验台上,不受重力加速度变化的影响,那就不需要在每次使用前进行校准。但这也是不对的。因为环境温度的变化,以及温度的波动也将直接影响电子天平自身传感器的温度变化。电子天平的核心组件是传感器,对于多数使用电磁传感器的电子天平,则会使磁通量和流经线圈中的电流发生变化,使电磁力也随之变化,最终导致电子天平测量结果不准确。现在高精度的电子天平都设有温度补偿功能,对于短时间小范围的温度波动,可以在测量结果上进行算法补偿,使得测量结果相对准确。但当温度变化超过一定限度,它也是无法补偿的,还是要对电子天平进行校准,才能保证测量的准确性。

　　另外,许多实验室的工作人员甚至设备管理人员都认为校准天平是国家计量检定部门的工作,计量检定人员将天平校准并检定合格后,实验室工作人员日常使用时就不必再校准了,这是错误的。计量部门对天平进行的周期检定主要是针对电子天平本身计量性能的检定,它主要包括天平的偏载误差、重复性以及各个载荷点的示值误差。虽然计量检定人员在电子天平检定前也对天平进行了校准,但其更多的是为了得到准确的计量检定数据。在日常使用中,实验室工作人员应在每天使用电子天平前,对其进行校准,切不可忽略此步骤。而对于电子天平,通常都是在上班时通电,下班时断电。其实在条件允许的情况下,建议不要轻易关闭电子天平的电源,应长期处于通电预热状态,这样电子天平可以更稳定且准确地称量。

本文刊发于《中国计量》杂志2016年第8期

作者：沈阳计量测试院　李郝鹏

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