高分辨率天平助您完成任务

　　说起天平二字，在您脑海中浮现的是怎么样一个东西?还是那种一根直柱上支着一根横梁，左右两边各悬着一个托盘的样子?那您可就落伍了，随着科技的发展，天平也有了日新月异的变化。

　　现代实验室都早已经开始使用电子天平，它是传感简介：

　　说起天平二字，在您脑海中浮现的是怎么样一个东西?还是那种一根直柱上支着一根横梁，左右两边各悬着一个托盘的样子?那您可就落伍了，随着科技的发展，天平也有了日新月异的变化。

　　现代实验室都早已经开始使用电子天平，它是传感技术、电子技术和微处理器技术发展的综合产物。无论在称量精度、稳定性还是在使用方便性上，电子天平都有了长足的发展。

　　电子天平的心脏是称重传感器，传感器技术直接影响到天平的寿命、线性、温度漂移等重要的技术指标。通常最为广泛使用的称重传感器有两种：精度较低的天平使用应变片传感器，而高精度的天平则使用电磁力补偿传感器。电磁力补偿传感器由最开始的电磁力直接驱动到单级杠杆又到多级杠杆结构，发展到现在的超级单体模块结构，称量精度达到了微量甚至超微量的水平。最初的传感器由许多分立元件装配而成。由于各个元件的膨胀系数不一致，温度的变化就会对天平产生不利的影响，装配的固定点上也会产生应力，造成天平称量的不准确。而超级单体模块结构的传感器采用特种合金，在超高速三维加工中心上一次加工成型。涉及材料、超精细加工、超高速切削、精密在线测量、实时磨损以及温度补偿等一系列高精技术。采用超级单体传感器的电子天平，响应速度在原有的基础上提高30%，温度漂移降低30%，稳定性提高一倍。

　　除了传感器之外，电子技术也是天平很重要的技术。它涉及到信号变换、消除环境效应、数字读出和数据处理运算。电子技术还完善了传感器难以实现的功能，提高计量指标，它能进行数字滤波、动态温度补偿等功能。由先进微处理器控制的大规模集成电路更增强了电子天平的功能和精度，称量稳定时间也得到了大大地缩短。电子技术还帮助高精度天平的防风罩带有了智能自学习的能力，还能使用离子消除器，用温和的电子流来中和静电荷。

　　现在，天平已经不仅仅是只用于称重的仪器，在不同实验室中，天平可能有着完全不同的应用。计数、百分比称量、配料、密度测定、最小样品量确定…而这些复杂的功能都不能缺少软件的支持。针对不同的用户，有些天平还能进行用户自定义的任务编程，确定不同权限人员能够进行的不同操作，同时，用户可以编辑专属于自己的“任务”，组合几种不同的应用程序，将复杂的应用过程“打包”。在一次任务设置完成后，天平就可以根据设置要求，自动并指导用户进行每一步的工作。这样，大大降低了出现误差的可能性，还提高了结果重复性。

　　随着信息技术的发展，网络已经深入到了我们的日常生活中，实验室也不例外，天平集成了各种通用的接口，方便仪器和整个实验室网络的连接。一般，天平中都标准配置有RS-232接口，一些天平还可以选配USB接口、蓝牙接口甚至SD读卡器，方便天平和天平之间、天平和电脑之间的连接。

　　然而，选择一台符合您要求的天平，并不意味着您就可以得到准确完美的称量结果。在称量中，还有许多问题等待您的解决。

图1 各种错误安装天平的方式

　　首先，就是天平的安装。下图显示了各种错误的安装，不稳定的桌子、空调的出风口、潮湿、震动、日光直射、人来人往都会对天平的读数产生影响。这时，请记得以下这些忠告：

　　• 尽量避免机械和其它各种原因引起的震动。

　　• 将安放天平的桌子放在房间角落里。

　　• 避免阳光直射、拉上窗帘，使用只有一扇门的房间。

　　• 避开空调出风口，并将气流调到最小。

　　• 确保恒定的室温

　　• 把门关上，使天平远离电脑——电脑风扇散出热风，会引起气流和温度的干扰。

　　• 天平不要靠近热源、灯具和照明装置。

　　同时再选用带有四级防震系统的天平，以适应不同的使用环境，天平才能发挥作用，为您提供准确的读数。

　　将天平安装到适合其工作的环境中后，我们还需要确认天平本身是否处于水平的位置。一般在天平上都有安装一个水平泡。通过调节天平的水平脚，将水平泡的位置置于液腔中央，表明天平已经处于水平位置。也有一些天平安装了光电水平泡，可以通过显示屏方便得帮助用户调节水平，甚至还有加装了自动机械调整水平的天平，只需要按下一个键，天平就自动调整到了水平位置。

图2 光电天平泡帮助调节水平

　　在使用前，还需要对天平进行校正。目前，先进的天平都已经采用全自动内置砝码校正。天平的内置砝码具有外壳保护、温度恒定、它的加载和取下都由机械化操作完成，比起传统的外置实物砝码来说，不会出现腐蚀、损坏的现象。大多数带有内置校正砝码的天平还可以检查标准偏差;校正并调整天平的斜率、线性;根据温度或时间的变化自动激发校正行为并且给出符合GLP/GMP/ISO标准格式的打印输出。根据用户应用的不同，需要确定一个固定的时间间隔，对天平进行例行的校正。规定时间内记录的校正数据可以显示随着时间而引起的改变。例如在一些要求严格的制药实验室中，要求每天都进行一次校正。

　　在以上所有的要求都做到以后，称量仍然不是一件简单的事情。特别在使用高分辨率天平进行微量称量时，还有太多的干扰因素，会造成称量结果的不准确。其中，最大的误差来源于偏载误差，也就是我们平时说的四角误差。将样品放在秤盘的不同点上，得出的称量数据可能是不同的。因此，使用天平时，要注意每次都把样品放在称盘的最中央。当然，天平的制造商也一直在为如何降低四角误差并方便用户操作而努力。譬如有些天平采用了三角形的称盘，在增大称量面积的同时，保证了样品放置在了称盘中间。另外，现在也有天平通过将称盘不同点的称量信号进行电子补偿来大大降低了偏载误差，即使使用大面积称盘进行快速称量时，也能得到精确的结果。

　　此外，为了得到更好的结果，操作人员还需要注意以下几点：

　　• 要经常使用内置或者外置砝码校正调整天平

　　• 让天平保持待机。

　　• 使用长的镊子，手不要进入称量室

　　• 在使用高分辨率天平时不能用手指接触到容器和样品 – 一个带有汗渍的指纹大约重0.0004 g.

　　• 出现稳定符号“g”后再读数，使用打印机打印记录

　　• 防止由于塑料手套、服装等引起的静电

　　• 保持天平和校正砝码清洁

　　• 尽量不要称量刚从烘箱或者冰箱里拿出来的样品，过热和过冷的温度会引起称量室中空气浮力的变化，造成称量结果的不准确。

　　• 千万计的取出样品中可能放有的磁力搅拌子或其它带有磁性的物品，这会影响到电磁力补偿传感器。

　　• 在称量容易挥发或者吸湿的样品时，不要忘记替样品容器加上盖子。

　　有了优质的高分辨率天平，再加上用户正确的使用和操作，任何任务都能够正确完成!

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