重力加速度的影響

　　電子天平實際稱量的是物體質量,而不是物體重量。也就是說,任意一臺天平,無論它放置在地球上的任何地方、任何高度,在任何時間稱量同一物體,由于物體本身的質量不變,那么稱量結果都應該是相同的。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,同一個物體在不同的地區、不同的高度,它的重量是不相同的。例如,某物體在甲地實驗室,測得實際質量為5.000000g,而在乙地實驗室,測得實際質量為5.000287g,很顯然,這是因為不同地區的重力加速度不同,我們無法得到相同的測量結果。而如何讓電子天平只稱量物體質量,且不受重力影響,這就需要在使用電子天平前進行校準。

　　一般來說,實驗室的電子天平都放置在固定的實驗臺上,不受重力加速度變化的影響,那就不需要在每次使用前進行校準。但這也是不對的。因為環境溫度的變化,以及溫度的波動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,對于多數使用電磁傳感器的電子天平,則會使磁通量和流經線圈中的電流發生變化,使電磁力也隨之變化,最終導致電子天平測量結果不準確。現在高精度的電子天平都設有溫度補償功能,對于短時間小范圍的溫度波動,可以在測量結果上進行算法補償,使得測量結果相對準確。但當溫度變化超過一定限度,它也是無法補償的,還是要對電子天平進行校準,才能保證測量的準確性。

　　另外,許多實驗室的工作人員甚至設備管理人員都認為校準天平是國家計量檢定部門的工作,計量檢定人員將天平校準并檢定合格后,實驗室工作人員日常使用時就不必再校準了,這是錯誤的。計量部門對天平進行的周期檢定主要是針對電子天平本身計量性能的檢定,它主要包括天平的偏載誤差、重復性以及各個載荷點的示值誤差。雖然計量檢定人員在電子天平檢定前也對天平進行了校準,但其更多的是為了得到準確的計量檢定數據。在日常使用中,實驗室工作人員應在每天使用電子天平前,對其進行校準,切不可忽略此步驟。而對于電子天平,通常都是在上班時通電,下班時斷電。其實在條件允許的情況下,建議不要輕易關閉電子天平的電源,應長期處于通電預熱狀態,這樣電子天平可以更穩定且準確地稱量。

本文刊發于《中國計量》雜志2016年第8期

作者：沈陽計量測試院　李郝鵬

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