淺析砝碼的磁性

電子天平是采用傳感器借助電磁力補(bǔ)償達(dá)到平衡" 并通過(guò)功能的微處理器和高性能 #$% 轉(zhuǎn)換器"實(shí)現(xiàn)快速!準(zhǔn)確地測(cè)量# 由于它在衡量過(guò)程中采用的是電磁平衡的原理"即在天平失衡的情況下"通過(guò)內(nèi)部線圈中電流小的改變使天平重新達(dá)到平衡"因此在天平的周圍會(huì)產(chǎn)生個(gè)的電磁場(chǎng)$ 而砝碼多采用不銹鋼制造"如果電子天平的電磁屏蔽不好"砝碼的剩磁過(guò)"將會(huì)造成處于該電磁場(chǎng)中的砝碼被磁化"被磁化后的砝碼不僅直接影響到以后的質(zhì)量量值傳遞" 還會(huì)干擾天平的正常使用$為了避免和減小砝碼磁性對(duì)質(zhì)量量值的影響"

目前有兩個(gè)解決方案%

是、做好電子天平的電磁屏蔽"減少漏磁"但這種方案會(huì)加天平的制造成本&

二是、提高砝碼的抗磁性能"選用磁化率較低的不銹鋼材料生產(chǎn)砝碼$受當(dāng)時(shí)測(cè)量手段和對(duì)砝碼磁性在量值傳遞中影響認(rèn)識(shí)的局限性所限"我現(xiàn)行的 &&’()*+,-..) ’質(zhì)量計(jì)量器具(檢定系統(tǒng)和 &&/..,-..) ’砝碼 ! 試行 " (檢定規(guī)程"對(duì)砝碼的磁性沒(méi)有提出具體的技術(shù)指標(biāo)要求"只檢定系統(tǒng)中提到各等砝碼均須采用)非磁性不銹鋼制造*$3 (,+等!3 + 等砝碼(給出了 2 - 等到 ’ ( 等砝碼磁化率的技術(shù)指標(biāo)"但沒(méi)有給出測(cè)量方法"可見(jiàn)當(dāng)時(shí)際上對(duì)砝碼磁化率問(wèn)題已經(jīng)給予了充分的重視$ 近年來(lái)隨著對(duì)該項(xiàng)際建議的逐步完善"增加了有關(guān)砝碼磁性的章節(jié)"明確了磁化度!磁化率的技術(shù)指標(biāo)"并詳細(xì)地給出了有關(guān)砝碼磁性的測(cè)量方法$由此可見(jiàn)砝碼的磁化率在量值傳遞中的重要性$在實(shí)際工作中"無(wú)論是量值傳遞還是般的衡量"砝碼都是在電子天平或機(jī)械天平上使用$ 如果砝碼本身的磁性過(guò)"不僅對(duì)衡量結(jié)果造成不可預(yù)計(jì)的誤差"甚至有可能磁化所用的衡量?jī)x器"而對(duì)其他砝碼造成影響$

由于砝碼的磁性在衡量過(guò)程中對(duì)衡量結(jié)果將產(chǎn)生無(wú)法預(yù)計(jì)的影響"對(duì)它的控制就顯得非常重要$ 經(jīng)過(guò)幾十年的觀察!考核"我們?cè)谫|(zhì)量量值傳遞過(guò)程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有的等標(biāo)準(zhǔn)砝碼在電子天平和機(jī)械天平上的檢定結(jié)果差異很$ 但由于沒(méi)有相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備和手段" 我們無(wú)法確定其磁化率或磁化度的具體量值" 只能利用內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備對(duì)砝碼原材料行測(cè)量"得到的數(shù)據(jù)非常有限$ 鑒于對(duì)成型砝碼磁化率測(cè)量的緊迫性"’砝碼( 檢定規(guī)程起草單位中計(jì)量科學(xué)研究院質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室引了臺(tái)由 4563 研制的砝碼磁化率測(cè)量?jī)x"可以實(shí)現(xiàn)對(duì)成型砝碼行無(wú)傷害磁性測(cè)量$該套磁化率測(cè)量設(shè)備采用了際建議 1--- 修改草案中提出的測(cè)量原理"通過(guò)測(cè)量砝碼在磁鐵的磁場(chǎng)梯度中所受的力" 來(lái)確定弱磁砝碼的磁化率和磁化度$ 為了避免砝碼被放置在高磁場(chǎng)中可能會(huì)導(dǎo)致被永計(jì)久磁化!際建議中推薦砝碼底面和磁鐵中之間的距離! ! 設(shè)置至少為 ""## " 這樣既可以使天平感應(yīng)到由樣品磁化率而產(chǎn)生的變化!又可以避免被磁化"設(shè)備引后! 我們對(duì)使用中的公斤工作基準(zhǔn)砝碼#等克組標(biāo)準(zhǔn)砝碼行磁性檢測(cè)!其中括中計(jì)量科學(xué)研究院質(zhì)量室#密度室#標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心#北京市計(jì)量科學(xué)研究所# $!% 所#湖北省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院等單位!公斤工作基準(zhǔn)砝碼 % 個(gè)!等克組標(biāo)準(zhǔn)砝碼 & 套" 同時(shí)我們還對(duì)山東生產(chǎn)的 ’() 不銹鋼材料的砝碼和常熟金羊砝碼儀器有限公司生產(chǎn)的不銹鋼材料的砝碼行了檢測(cè)" 檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 *#表" "表 " 中幾個(gè)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的新型不銹鋼材料的砝碼!其磁化率在 +,+++$!+,++% 之間! *可以滿足 -./0 1***際建議的要求" 際建議中規(guī)定$對(duì)于 2 * 等砝碼!標(biāo)稱質(zhì)量 !"+3 時(shí)!磁化率小于 +,+" % "3" 標(biāo)稱質(zhì)量 "*+3 時(shí)!磁化率小于 +,+4 %標(biāo)稱質(zhì)量 "*3 時(shí)!磁化率小于 +,"5 %對(duì)于 2 " 等砝碼! 標(biāo)稱質(zhì)量 !"+3 時(shí)! 磁化率小于 +,+6 % "3" 標(biāo)稱質(zhì)量 ")+3 時(shí)!磁化率小于 +,)7 %標(biāo)稱質(zhì)量 ")3 時(shí)!磁化率小于 +,& " 而表 ) 給出的原工作基準(zhǔn)砝碼和等標(biāo)準(zhǔn)砝碼的測(cè)量結(jié)果卻讓人擔(dān)憂" %5 號(hào)公斤工作基準(zhǔn)砝碼是中計(jì)量科學(xué)研究院質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室直承擔(dān)等# 2 " 等量值傳遞的砝碼!其磁化率為 +,))%+ !過(guò)際建議規(guī)定的 4 倍!因該室在 89)+++/: 天平上使用!故未對(duì)量值傳遞造成影響" 被測(cè)的 & 套等克組標(biāo)準(zhǔn)砝碼! 只有 $ 套滿足-./0 1))) 際建議的規(guī)定!其他砝碼都存在不同程度的差"差最的是標(biāo)稱值為 );3 的砝碼!磁化率為 ),7%7" !出最允許誤差近 "4倍"

這僅僅是非常有限的實(shí)驗(yàn)! 但可以基本反映出原有砝碼材料在磁性上的問(wèn)題" 它提醒我們?cè)谫|(zhì)量量值的傳遞和天平砝碼的日常使用過(guò)程中應(yīng)對(duì)砝碼磁性問(wèn)題特別加以關(guān)注" 砝碼磁化率的實(shí)驗(yàn)還要具有更的普遍性!以積累更多的數(shù)據(jù)" 基于目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果! 我們建議依據(jù)際建議給出的磁性指標(biāo)劃分原等標(biāo)準(zhǔn)砝碼的準(zhǔn)確度級(jí)別以確保質(zhì)量量值傳遞的準(zhǔn)確#可靠