天平砝碼原理與構(gòu)造

分析天平的構(gòu)造原理
天平是根據(jù)杠桿原理制成的。如圖3-1所示。設(shè)杠桿為A、B、C（分析天平的橫梁），B為支點(diǎn)，力點(diǎn)分別在兩端A和C上。兩端所受的力分別為P和Q，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，支點(diǎn)兩邊的力矩相等，即
P×AB = Q×BC
如果B正好是A、B、C的中點(diǎn)，則AB = BC，也就是天平的兩臂的長(zhǎng)度相等，此時(shí)若P代表砝碼的質(zhì)量，Q代表物體的質(zhì)量，即P = Q。

圖3-1 等臂天平原理
等臂天平橫梁
3.3.1 半自動(dòng)電光天平
天平的外形和結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。天平的橫梁是天平的主要構(gòu)件，般由鋁銅合金制成。三個(gè)瑪瑙刀等距離安裝在梁上，梁的兩邊裝有兩個(gè)平衡螺絲，用來(lái)調(diào)整橫梁的平衡位置，梁的中間裝有垂直的指針，用以指示平衡位置。支點(diǎn)刀的后上方裝有重心螺絲，用以調(diào)整天平的靈敏度。
天平正中是立柱，安裝在天平底板上。柱的上方嵌有塊瑪瑙平板，與支點(diǎn)刀口相接觸。柱的上部裝有能升降的托梁架，關(guān)閉天平時(shí)托住天平橫梁，使刀口與瑪瑙平板脫離接觸。柱的兩側(cè)裝有空氣阻尼器的外筒。

圖3-2 TG328B型分析天平  —天平砝碼 
1. 橫梁　2. 平衡陀　3. 吊耳　4. 指針　5. 支點(diǎn)刀　6. 框罩　7. 圈形砝碼　8. 指數(shù)盤(pán)　9. 支力銷(xiāo)　10. 折葉　11. 阻尼內(nèi)筒　12. 投影屏　13. 稱(chēng)盤(pán)　14. 盤(pán)托　15. 螺旋腳　16. 墊腳　17. 升降旋鈕　18. 投影屏調(diào)節(jié)桿

吊耳，吊耳的平板下面嵌有光面瑪瑙，與力點(diǎn)刀口接觸，使吊鉤、稱(chēng)盤(pán)及阻尼器內(nèi)筒能自由擺動(dòng)。
空氣阻尼器，由兩個(gè)特制的鋁合金圓筒構(gòu)成，外筒固定在立柱上，內(nèi)筒掛在吊耳上。兩筒間隙均勻，沒(méi)有摩擦，開(kāi)啟天平后，內(nèi)筒能自由上下運(yùn)動(dòng)，由于筒內(nèi)空氣阻力的作用使天平橫梁很快停擺而達(dá)到平衡。
—天平砝碼 稱(chēng)盤(pán)，兩個(gè)稱(chēng)盤(pán)分別掛在兩個(gè)吊耳上，左盤(pán)稱(chēng)物，右盤(pán)放砝碼。
吊耳、稱(chēng)盤(pán)、空氣阻尼器每臺(tái)天平都具有兩個(gè)，分別掛在橫梁的兩端，安裝時(shí)要分左右配套使用，所以都刻有“1”、“2”標(biāo)記。

讀數(shù)裝置，指針下端裝有微分標(biāo)尺，光源通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將微分標(biāo)尺上的刻度線(xiàn)放，再反射到影光屏上，從屏上看到標(biāo)尺的投影，中間為，左負(fù)右正，屏中央有條垂直刻線(xiàn)，標(biāo)尺投影與該線(xiàn)重合處為天平的平衡位置，天平座下面有撥桿，可將影屏在小范圍內(nèi)移動(dòng)，以調(diào)節(jié)天平的點(diǎn)。
升降旋鈕，位于天平底座的正中，連接托梁架、盤(pán)托和光源，是天平的開(kāi)關(guān)。開(kāi)啟天平時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕，托梁架下降，梁上的三個(gè)刀口與各自相應(yīng)的瑪瑙平板接觸，吊鉤及稱(chēng)盤(pán)自由擺動(dòng)，同時(shí)電源接通，影屏上顯出標(biāo)尺的投影，天平開(kāi)始工作。關(guān)閉旋鈕，托梁架上升，托住橫梁、吊耳和稱(chēng)盤(pán)，刀口和瑪瑙平板離開(kāi)，光源切斷，天平停止工作。
天平腳，天平底座下面有三個(gè)腳，前面兩個(gè)，后面?zhèn)€是固定的。前面兩個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，使天平的底座可以升高降低，調(diào)節(jié)天平的水平位置。天平立柱的后上方裝有氣泡水平儀，用來(lái)指示天平的水平位置。
機(jī)械加碼裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)圈碼指數(shù)盤(pán)，可使天平橫梁右端吊耳上加10—990mg圈碼。指數(shù)盤(pán)上刻有圈碼的質(zhì)量值，內(nèi)層為10—90mg組，外層為100—900mg組。
天平底座上面立柱的兩邊有兩個(gè)盤(pán)托，使稱(chēng)量結(jié)束時(shí)，稱(chēng)盤(pán)盡快停止擺動(dòng)。
砝碼，每臺(tái)天平都有盒配套使用的砝碼，盒內(nèi)裝有1、2、2、5、10、20、20、50、100g的三等砝碼共9個(gè)。標(biāo)稱(chēng)值相同的砝碼，其實(shí)際質(zhì)量可能有微小的差異，所以分別用單點(diǎn)“·”或單星“*”、雙點(diǎn)“··”或雙星“**”作標(biāo)記以示區(qū)別。

3.3.2 單盤(pán)電光天平
單盤(pán)天平的構(gòu)造如圖3-3所示。它與上面所介紹的分析天平稍有不同。單盤(pán)天平中只有個(gè)天平盤(pán)，它掛在天平梁的臂上，同時(shí)所有的砝碼也都掛在盤(pán)的上部。另臂上裝有固定的重錘和阻尼器，使天平保持平衡狀態(tài)。稱(chēng)量時(shí)采取減碼式，將稱(chēng)量物放在盤(pán)內(nèi)，必須減去與稱(chēng)量物重量相同的砝碼，才能使天平恢復(fù)平衡。顯而易見(jiàn)，減去的砝碼的重量就是稱(chēng)量物的重量。

圖3-3 單盤(pán)天平
1. 盤(pán)托　2.稱(chēng)盤(pán)　3. 砝碼　4. 承重刀和刀承　5. 掛鉤　6. 感量螺絲　7. 平衡螺絲　8. 支點(diǎn)刀和刀承　9. 空氣阻尼片　10. 平衡錘　11. 空氣阻尼筒　12. 微分刻度板　13. 橫梁支架　14. 制動(dòng)裝置

單盤(pán)天平—天平砝碼 有機(jī)械加碼和光學(xué)讀數(shù)裝置，加減砝碼全部用旋鈕控制，所以稱(chēng)量物體時(shí)，簡(jiǎn)便快速。而且靈敏度不受負(fù)載變化的影響，盡管盤(pán)上的載重不同，但臂上的載重不變，因此，天平的靈敏度不變。此外，單盤(pán)天平增減砝碼在同臂上，可以消除般分析天平由于兩臂的不等長(zhǎng)而引起的稱(chēng)量誤差。

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