摘 要：電子天平作為一種稱量準(zhǔn)確、使用方便的衡器，在日常生活、生產(chǎn)及科研中廣泛應(yīng)用。電子天平的使用過程中會(huì)受到周圍環(huán)境的影響，給測(cè)定結(jié)果帶來一定的影響，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果的不準(zhǔn)確。文章首先闡述了電子天平的工作原理及物體磁性產(chǎn)生的原因，進(jìn)而針對(duì)性地通過實(shí)驗(yàn)對(duì)物體磁性對(duì)電子天平產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：物體磁性；電子天平；衡器；實(shí)驗(yàn)

通常人們所使用的電子天平應(yīng)用了現(xiàn)代電子控制技術(shù)，具有性能穩(wěn)定、稱量精準(zhǔn)、顯示速率快的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)對(duì)電子天平的校驗(yàn)也相對(duì)較為快捷，因此電子天平被廣泛地應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)及各類科研活動(dòng)中。在電子天平的使用過程中，還存在著一些影響其準(zhǔn)確性的因素，比如物體的磁性。物體磁性能夠?qū)﹄娮犹炱降臏y(cè)定結(jié)果造成一定的變化，雖不至于對(duì)生產(chǎn)生活有過多影響，但對(duì)于科研數(shù)據(jù)來說，可能就是不可估量的后果，因此，研究物體磁性對(duì)電子天平檢測(cè)和分析造成的影響至關(guān)重要?，F(xiàn)針對(duì)物體磁性對(duì)天平稱量所造成的影響進(jìn)行分析。

1 電子天平的工作原理

電子天平內(nèi)部裝有稱重傳感器等精密電子元件，能夠較為快速準(zhǔn)確地反映出稱重物體的示數(shù)，其基本原理是利用了電磁力平衡重力。電子天平裝置中，秤盤靠支架連桿同一個(gè)線圈連接在一起，線圈又被放置于磁場(chǎng)中，被測(cè)物體通過重力作用轉(zhuǎn)動(dòng)連桿，連桿將作用力傳遞到線圈上，位于磁場(chǎng)中的電子線圈能夠產(chǎn)生向上的電磁力F，電磁力的物理計(jì)算式可表達(dá)為：

其中K為常數(shù)（與使用單位有關(guān)），B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，L為線圈導(dǎo)線的長度，I為通過線圈導(dǎo)線的電流強(qiáng)度。式中的電磁力F與被測(cè)物體的重力（mg）通常是一對(duì)平衡力，即F=mg。也就是說，只要通過測(cè)量線圈導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I就可以計(jì)算出物體的質(zhì)量。在天平的托盤中未放置任何物體時(shí)，天平的示數(shù)為0。當(dāng)電子天平稱盤上被加上或除去被稱物時(shí)，天平則出現(xiàn)不平衡狀態(tài)，此時(shí)可以通過位置檢測(cè)器檢測(cè)到線圈在磁鋼中的瞬間位移，經(jīng)過電磁力自動(dòng)補(bǔ)償電路使其電流變化以數(shù)字方式顯示出被測(cè)物體重量。

2 物體磁性對(duì)電子天平的影響

2.1 物體的磁性現(xiàn)象

磁性物體能夠表現(xiàn)出一定的磁現(xiàn)象，如相互吸引、排斥等。物質(zhì)具有磁性的微觀解釋是：物質(zhì)內(nèi)部都是由原子構(gòu)成的，而原子又是原子核與電子組成，電子圍繞著原子核運(yùn)動(dòng)，且自身帶有負(fù)電荷，電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了一定的磁性。如果電子自轉(zhuǎn)方向向上與向下的數(shù)目一致，其產(chǎn)生的磁矩就可以相互抵消，物體就表現(xiàn)為無磁性，相反，電子運(yùn)動(dòng)方向相反的數(shù)量不一致，則由電子產(chǎn)生的磁矩?zé)o法消除，物質(zhì)的原子本身就帶有一定的磁性，但組成物質(zhì)的原子的排列并不是整齊劃一，而是混亂的，所欲物體雖然有一定磁性，但基本都不具備強(qiáng)磁性。只有一些特殊的物質(zhì)如鐵、鈷、鎳，其自身的原子磁矩呈現(xiàn)出一定整齊的規(guī)律，物體的磁性相對(duì)較強(qiáng)。

2.2 物體磁性對(duì)電子天平的影響

《砝碼檢定規(guī)程》JJG99-2006中明確將砝碼的磁性檢測(cè)納入電子天平用砝碼的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，說明物體磁性能夠?qū)μ炱降臏y(cè)定結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，物體磁性已經(jīng)成為了影響電子天平測(cè)定準(zhǔn)確性的不可忽視因素。物質(zhì)本身的磁性在受到外磁場(chǎng)作用下能夠產(chǎn)生一定力的作用，勢(shì)必會(huì)影響到電子天平本身的力平衡，導(dǎo)致電子天平的稱量結(jié)果出現(xiàn)一定的變化。

物體的磁性要想發(fā)揮力的作用，磁性就必須形成一個(gè)閉環(huán)，因此，切斷磁場(chǎng)就可以防止物體的磁性發(fā)揮作用。我們可以采用一個(gè)裝置在電子天平秤盤的夾層中以切斷物體磁場(chǎng)的作用，防止電子天平中的電子元件收到磁場(chǎng)影響。為了測(cè)定物體磁性對(duì)電子天平的影響，我們需要做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)分為兩部分，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，選擇上海精科生產(chǎn)的FA2004型電子天平（精確度0.1mg），在未加裝屏蔽裝置的基礎(chǔ)上反復(fù)5次稱重同一個(gè)標(biāo)稱重量為200g的磁性物體，并記錄結(jié)果；實(shí)驗(yàn)二，在電子天平被屏蔽后，反復(fù)5次稱重與實(shí)驗(yàn)一相同的磁性物體，并記錄結(jié)果。

通過計(jì)算，可得實(shí)驗(yàn)一中的不確定度為u1=0.15mg，實(shí)驗(yàn)二中的不確定度為u2=6.50mg。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，物體的磁性對(duì)于電子天平的稱量準(zhǔn)確度有一定的影響，且影響不容忽視。在電子天平的日常檢測(cè)與分析過程中尤其要注意到磁性的影響，并想辦法消除物體的磁性影響條件下，進(jìn)行電子天平的檢測(cè)工作。

3 結(jié)束語

在對(duì)電子天平進(jìn)行檢定時(shí)，除了要嚴(yán)格執(zhí)行檢定規(guī)程對(duì)電子天平進(jìn)行檢定外，還要認(rèn)真分析可能影響檢定結(jié)果的外部因素，使檢定結(jié)果準(zhǔn)確可靠。通常被人們所熟知的外部因素包括天平預(yù)熱時(shí)間、天平供電電壓、自帶砝碼質(zhì)量、檢定室環(huán)境等，但物體磁性作為影響電子天平檢測(cè)結(jié)果的重要影響因素一直被人們所忽視。此外，在計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)中一般不會(huì)進(jìn)行磁化率的檢測(cè)，而在稱量過程中也就不會(huì)對(duì)被測(cè)物品進(jìn)行是否磁化的檢測(cè)。但物體的磁性確實(shí)會(huì)對(duì)用到電子天平的日常檢測(cè)和分析造成影響，必須引起相關(guān)部門的重視。

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