地磅厂家浅谈砝码材质对测量结果的影响

砝码是实物量具，在力学计量和化学计量等专业经常作为是最高标准器使用，砝码材质的不同对测量结果的可靠性和稳定性会有较大影响。

砝码具有给定质量和规定形状的，用于质量量值传递的实物量具。砝码在平时的使用时必须与天平或秤相结合 （用于秤上的砝码常称为砣），才能用于检定其他物体的质量，故它也是一种从属的实物量具。

由于砝码采用不同材料制作，包括铝合金、铜合金、JF 不锈钢、无磁不锈钢和铸铁等等，各种材料的密度也不相同，早在六十年代，英国、美国、比利时和苏联等国家的质量计量部门把各种不同材料的砝码密度值统一在某一个约定的数值上，即规定了砝码材料的统一名义密度。这样就省略了较低等级砝码检定时的空气浮力修正工作，节约了人力、物力和时间。

但是规定了砝码材料的统一名义密度，并没有避免不同材质磁性的多少，现在 JJG 98-2006《砝码检定规程》 对不同等级的砝码的磁性检定有明确要求，这是因为随着质量比较仪和电子天平在量值传递系统应用的逐步增多，由于此类衡量装置的结构采用电磁力补偿原理实现平衡，因此由补偿线圈泄漏的磁场与砝码的磁性之间不可避

免会产生力的作用，从而影响高准确度质量测量的结果。

同时，JJG 98-2006 《砝码检定规程》 对不同等级的体积检定也有不同要求和检测方法，对不同等级砝码的空气浮力修正给出要求，在进行不确定度评定时要考虑空气浮力分量，这个规定也和砝码的材质有关。

JJG 98-2006 《砝码检定规程》 提出，在砝码检定过程中，高等级的砝码需要真空质量值和折算质量值，不同砝码的材质对砝码实测结果的计算有较大影响。另外，一些专用砝码，例如：压力计、测力机和扭矩机等，他们对于砝码的材料要求也不一样。

下面我们举个例子，能够比较详细理解砝码材料的不同对测量结果的影响。

我们以质量比较仪或电子天平为例，由于此类衡量装置的结构大多采用电磁力补偿原理，他们在衡量过程中受到被测样品材质的影响。

JJG 99-2006 《砝码检定规程》 是这样解释：“在测量过程中磁力会产生负面的影响。这是由于这种力在质量测量中无法与重量相区别，磁力可以引起两个质量标准之间的相互作用，也可以引起质量标准或测量中使用的衡量仪器与周围相近的其他磁性物体之间的相互作用”。可以看出，磁力是在检测过程中影响真实质量的重要因素，带有磁性材质的砝码会对衡量仪器产生影响，包括准确度、精确度和稳定性，从而影响被测砝码称量结果的准确性。

再了解一下电磁力天平的工作原理：砝码加载在秤盘上使得杠杆偏离零位，零位指示器受力位置降低，阻断了指向光电池的光束。光电池触发天平提供电流到力线圈将零位指示器升高恢复到原来的位置，使得光电池可以探测到光线。天平准确地测量升高零位指示器使用的电流量并将其转化为数值信号（A/D 转换） 显示出砝码的质量。

那么为何电磁平衡原理制造的衡量仪器 （以下简称“电子天平”） 在测量带有磁性的砝码会对称量结果产生不良的影响，这就要分析“磁”。我们知道带有磁性的材料的磁现象都起源于材料内部原子的核外电子运动形成的微电流，这些微电流的集合效应使得材料对外呈现各种各样宏观磁特性。另外还要了解一个物理量“磁钜”，磁钜是描述截流线圈和微观粒子磁性的，电子具有轨道磁钜和自旋磁钜，原子核、质子、中子和其它基本粒子也都有自旋磁钜。分子的磁钜就是电子轨道磁钜及电子和核的自旋磁钜构成的，磁介质的磁化就是外磁场对分子磁钜作用的结果。也就是在电子天平称量过程中影响电磁力平衡，对称量结果产生影响。

下面是两组试验使用不同磁性数值的砝码在同一台电磁力原理的电子天平的实测结果：

第一组实验是使用 E2 等级的 2000g 砝码，磁性（包括极化强度和磁化率）检定符合 JJG 99-2006《砝码检定规程》 要求：

另外，在市、县一级的计量检测机构中，磁化率检测仪普及率较低，在量传过程中不能准确判断被测样品是否被磁化，而被磁化的砝码是否在称量过程中干扰电子天平的称量结果也不能准确判断，为此我们使用 1 只 F2 等级、标称质量值 5000g 的砝码，磁化率：2.8、极化强度：120um、在同一台电子天平上分别采用有屏蔽磁性称盘和无屏蔽磁性称盘各做了 10 次重复性实验，得到的结果：u=31.8mg（有屏蔽）和 u=86.4mg （无屏蔽）。

具有不同材质的砝码对电子天平或质量比较仪的称量准确度有较大的不良影响，在质量量值传递和化学分析等工作中应当引起充分的重视，可以进行期间核查或缩短核查间隔，以保证测量结果的可靠性和稳定性。