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物理影響
如果稱重顯示屏不穩定,則稱重結果將按同一方向緩慢漂移或者干脆顯示錯誤值,這經常是由于不良物理影響所造成的。最常見的原因為:
稱重校品的影響
周邊區域對于天平的影響
稱重校品增濕或減濕
帶有靜電電荷的稱重校品或容器
磁性稱重校品或容器
我們將詳細介紹這些影響與造成這些影響的因素以及糾正措施。
溫度
問題
稱重校品的重量顯示值按同一方向漂移。
可能原因
天平與電源連接的長度不足。
稱重校品與周圍環境之間存在溫度梯度,導致沿稱重容器出現氣流。沿容器側部流動的空氣產生向上或向下力,從而導致稱重結果錯誤。這種效應被稱為動態浮力。這種效應在達到溫度平衡之前不會消失。原理如下:冷性物體顯示較重,暖性物體顯示較輕。這種效應可導致多種問題出現,尤其是微量天平、半微量天平與超微量天平的稱重結果出現差異。
示例
您可通過以下實驗測試動態浮力:
對一只錐形或類似燒瓶進行稱重,并記錄重量。將這只燒瓶握在手中約一分鐘,然后再次稱重。由于燒瓶的溫度升高并且出現溫度梯度,因此燒瓶顯示較輕。(您的手部出汗與此效應毫無關系。否則校品將看起來較重)。
糾正措施
不得對從干燥爐或冰箱中直接取出的校品稱重
使稱重校品溫度與實驗室或稱重室溫度一致
使用鑷子夾持校品容器
不得將手放入稱重室中
選擇表面面積很小的校品容器
吸濕/蒸發
問題
稱重校品的重量顯示值按同一方向持續漂移。
可能原因
您測量的是揮發性物質的損耗重量(如:水蒸發)或者是吸濕稱重校品的增加重量(大氣增濕)。
示例
您可以使用酒精或者硅膠復制此效應。
糾正措施
使用潔凈并且干燥的稱重容器,并且避免秤盤積聚灰塵或者出現水滴。使用具有窄頸的容器并且安裝蓋子或塞子。
對于具有圓形底座的燒瓶,不得使用軟木塞或者紙板支承物。這兩者可增加或者損耗大量水分。在此方面,三角形金屬支架或者Excellence 與 Excellence Plus 系列天平的“易巧稱量組件”適中。
靜電
問題
每次稱重顯示不同的稱重結果。重量顯示值不穩定。
稱重結果的可重復性差。
可能原因
您的稱重容器或者校品已帶有靜電電荷。玻璃、塑料、粉末或者顆粒物質等低導電率材料無法或者僅可以非常緩慢地(若干小時)將靜電電荷排除。這種放電現象主要是在搬運或者運輸容器或材料過程中通過攪拌或者摩擦產生的。
低于40%相對濕度的干燥空氣會增加出現這種效應的風險。
稱重誤差通過作用于稱重校品與環境之間的靜電力而產生。這些靜電電荷可由微量天平、半微量天平和分析天平測量,并且引發上述稱重誤差。
示例
一只由呢絨輕微摩擦的干凈玻璃或塑料容器非常明顯地顯示出了這種效應。
糾正措施
增加大氣濕度
靜電放電是冬季在供暖房間內所出現的尤為明顯的一種問題。在帶有空調的房間內,通過設置空調從而增加濕度(相對濕度為45%至60%)會有所幫助。
屏蔽靜電力
將稱重容器放在金屬容器內。
使用其他稱重容器
塑料與玻璃放電快速,因此不適合。金屬是較好的材料。
使用防靜電槍。
不過,這些市面有售的產品并非在所有情況下均有效。
使用梅特勒-托利多所提供的外部或內部防靜電工具包。
注:不得始終打磨天平與秤盤。所有梅特勒-托利多出品的帶有三針腳電源插頭的天平均自動打磨。
提示:“易巧稱量籃”去皮重容器支架具有優異的消除靜電的功能,因此可有效防止試管與試杯所出現的問題。
磁性
問題
稱重校品的重量取決于其在秤盤上的位置。稱重結果的可重復性差。不過顯示值一直保持穩定。
可能原因
您正在對一個磁性材料稱重。磁性與磁導物體施加互相吸引力。所產生的其他力被錯誤解釋為載荷。
幾乎所有由鐵(鋼)制成的物體對磁力高度導磁(鐵磁)。
糾正措施
如果可能,將稱重校品放置在由 μ磁性合金薄膜等物質制成的容器中消除磁力。由于磁力隨著距離的增加而減小,因此可通過使用一個非磁性支架(如:燒杯、鋁質支架)將校品進一步遠離秤盤。可通過使用一個掛鉤實現相同效應。這種“低于天平”設置為大多數梅特勒-托利多微量天平、半微量天平、分析天平與精密天平的標準型內置設置。梅特勒-托利多盡可能地使用非磁性材料將這種效應減小至最低程度。
提示:如想使用精密天平測量具有平均尺寸與較大尺寸的磁鐵時,我們建議您使用“MPS 秤盤”(磁性防護系統)。對于分析天平而言,我們建議使用一個三角形支架,這將增加磁鐵與秤盤的間距。對于 Excellence 與 Excellence Plus 系列中的天平而言,我們提供用于此目的的專用“ErgoClips”。
靜態浮力
效應
在空氣與真空中進行稱重的稱重校品并非具有相同的重量。
原因:“物體所減少的重量等于其所取代介質的重量”(阿基米德原理)。這一原理解釋了之所以船只漂浮,氣球升空以及校品重量受大氣壓力影響的原因。
示例
如果我們將一個 100 克重的校準砝碼放置在一個杠桿式天平上的燒杯中,然后向位于另一個秤盤上的相同燒杯內加水,直至稱重杠桿處于平衡狀態,則在空氣中稱重的兩個稱重校品具有相同重量。
然后如果我們使用一個鐘形玻璃罩將杠桿式天平封閉,并且在其內部生成真空,則稱重杠桿將會向有水的一側傾斜,這是因為由于體積較大,水將替換較多的空氣,因此經受較大的浮力。在真空中,不存在任何浮力。因此在真空中,右側的水重量超過 100 克。
糾正措施
使用密度為 8.0g/cm3 的參考砝碼調節天平的靈敏度。在稱重具有不同密度的校品時,將出現空氣浮力誤差。在進行具有高度測量精確性的稱重時,應當相應校正所顯示的重量。
在不同日期進行稱重時(差重稱量、對比稱重),檢查大氣壓力、大氣濕度與溫度并且按下列說明計算空氣浮力校正值:
確定稱重校品質量的程序:
重力
效應
當稱重高度改變時,稱重值不同。
例如,當稱重高度增加10米時(例如:從建筑物的一樓移至四樓),重量顯示值將改變。
原因
如想確定物體的重量,天平測量位于地球與稱重校品之間的重量作用力(即:吸引力,又稱重力)。此力主要取決于位置的緯度和海拔高度(與地球中心的距離)。
定理如下:
1.重量距離地心越遠,則作用于其之上的重力越小。重量隨著距離的增加而減小。
2. 位置距離赤道越近,則因地球自轉而產生的離心加速度越大。離心加速度抵消吸引力(重力)。
兩極距離赤道最遠,最接近地心。因此在兩極,對質量的作用力最大。
示例
如果200克的重量在一樓準確顯示為200.00000克,則在四樓(高出10米)的重量為:
糾正措施
任何時候當移動或首次使用天平之前,應使天平水平并對其進行調節。
提示:帶有內置“FACT”(全自動電動自行校準)功能的天平自動執行此項校準。梅特勒-托利多的 Excellence 與 Excellence Plus 系列天平將“FACT”作為標準配置。