物体磁性对电子天平检测和分析造成的影响探究

物体磁性对电子天平检测和分析造成的影响探究

作者：黄山松

来源：《科技创新与应用》2016年第11期

摘 要：电子天平作为一种称量准确、使用方便的衡器，在日常生活、生产及科研中广泛应用。电子天平的使用过程中会受到周围环境的影响，给测定结果带来一定的影响，导致测定结果的不准确。文章首先阐述了电子天平的工作原理及物体磁性产生的原因，进而针对性地通过实验对物体磁性对电子天平产生的影响进行分析。 关键词：物体磁性；电子天平；衡器；实验

通常人们所使用的电子天平应用了现代电子控制技术，具有性能稳定、称量精准、显示速率快的优点。同时对电子天平的校验也相对较为快捷，因此电子天平被广泛地应用于人们日常生活、生产及各类科研活动中。在电子天平的使用过程中，还存在着一些影响其准确性的因素，比如物体的磁性。物体磁性能够对电子天平的测定结果造成一定的变化，虽不至于对生产生活有过多影响，但对于科研数据来说，可能就是不可估量的后果，因此，研究物体磁性对电子天平检测和分析造成的影响至关重要。现针对物体磁性对天平称量所造成的影响进行分析。 1 电子天平的工作原理

电子天平内部装有称重传感器等精密电子元件，能够较为快速准确地反映出称重物体的示数，其基本原理是利用了电磁力平衡重力。电子天平装置中，秤盘靠支架连杆同一个线圈连接在一起，线圈又被放置于磁场中，被测物体通过重力作用转动连杆，连杆将作用力传递到线圈上，位于磁场中的电子线圈能够产生向上的电磁力F，电磁力的物理计算式可表达为： 其中K为常数（与使用单位有关），B为磁感应强度，L为线圈导线的长度，I为通过线圈导线的电流强度。式中的电磁力F与被测物体的重力（mg）通常是一对平衡力，即F=mg。也就是说，只要通过测量线圈导线的电流强度I就可以计算出物体的质量。在天平的托盘中未放置任何物体时，天平的示数为0。当电子天平称盘上被加上或除去被称物时，天平则出现不平衡状态，此时可以通过位置检测器检测到线圈在磁钢中的瞬间位移，经过电磁力自动补偿电路使其电流变化以数字方式显示出被测物体重量。 2 物体磁性对电子天平的影响 2.1 物体的磁性现象

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磁性物体能够表现出一定的磁现象，如相互吸引、排斥等。物质具有磁性的微观解释是：物质内部都是由原子构成的，而原子又是原子核与电子组成，电子围绕着原子核运动，且自身带有负电荷，电子的运动产生了一定的磁性。如果电子自转方向向上与向下的数目一致，其产生的磁矩就可以相互抵消，物体就表现为无磁性，相反，电子运动方向相反的数量不一致，则由电子产生的磁矩无法消除，物质的原子本身就带有一定的磁性，但组成物质的原子的排列并不是整齐划一，而是混乱的，所欲物体虽然有一定磁性，但基本都不具备强磁性。只有一些特殊的物质如铁、钴、镍，其自身的原子磁矩呈现出一定整齐的规律，物体的磁性相对较强。 2.2 物体磁性对电子天平的影响

《砝码检定规程》JJG99-2006中明确将砝码的磁性检测纳入电子天平用砝码的监测项目中，说明物体磁性能够对天平的测定结果产生一定的影响，物体磁性已经成为了影响电子天平测定准确性的不可忽视因素。物质本身的磁性在受到外磁场作用下能够产生一定力的作用，势必会影响到电子天平本身的力平衡，导致电子天平的称量结果出现一定的变化。

物体的磁性要想发挥力的作用，磁性就必须形成一个闭环，因此，切断磁场就可以防止物体的磁性发挥作用。我们可以采用一个装置在电子天平秤盘的夹层中以切断物体磁场的作用，防止电子天平中的电子元件收到磁场影响。为了测定物体磁性对电子天平的影响，我们需要做一个实验。实验分为两部分，第一个实验中，选择上海精科生产的FA2004型电子天平（精确度0.1mg），在未加装屏蔽装置的基础上反复5次称重同一个标称重量为200g的磁性物体，并记录结果；实验二，在电子天平被屏蔽后，反复5次称重与实验一相同的磁性物体，并记录结果。

通过计算，可得实验一中的不确定度为u1=0.15mg，实验二中的不确定度为u2=6.50mg。 实验结果表明，物体的磁性对于电子天平的称量准确度有一定的影响，且影响不容忽视。在电子天平的日常检测与分析过程中尤其要注意到磁性的影响，并想办法消除物体的磁性影响条件下，进行电子天平的检测工作。 3 结束语

在对电子天平进行检定时，除了要严格执行检定规程对电子天平进行检定外，还要认真分析可能影响检定结果的外部因素，使检定结果准确可靠。通常被人们所熟知的外部因素包括天平预热时间、天平供电电压、自带砝码质量、检定室环境等，但物体磁性作为影响电子天平检测结果的重要影响因素一直被人们所忽视。此外，在计量检测系统中一般不会进行磁化率的检测，而在称量过程中也就不会对被测物品进行是否磁化的检测。但物体的磁性确实会对用到电子天平的日常检测和分析造成影响，必须引起相关部门的重视。 参考文献

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[1]刘会芳.对电子天平检定结果差异原因的分析探讨[J].商品与质量：学术观察，2011（4）.

[2]刘炜.物体磁性对电子天平称量准确度的影响[J].衡器，2011（5）. [3]魏忠玲.浅谈检定电子天平的几点体会[J].计量与测试技术，2011（7）. [4]韦康康.高精度电子天平的研究与设计[D].江苏：杭州电子科技大学，2011.