海拔变化对电子天平称量结果的影响

摘 要：由电子天平称重原理可以知道，电子天平称重时会受当地重力加速度影响，而重力加速度随纬度和海拔变化而改变。文章通过选取不同海拔点和本单位试验数据验证海拔变化对电子天平称量带来的影响。计量检定工作中会发现用户在天平搬动过后不进行校准就进行称量，此时的称量结果已经有较大误差了，所以在使用电子天平时对天平进行校准应引起重视。

关键词：海拔；电子天平；称量；误差

引言

电子天平是广泛使用于各行业实验室的称量仪器。准确的称量是实现可靠分析结果的前提条件。影响称量结果的因素较多，如：震动、气流、温度、湿度、磁场等，然而海拔变化的影响往往被忽视。

1 电子天平称重原理

电子天平的重要特点是在测量被测物体的质量时，不用测量砝码的重力，而是采用电磁力与被测物体的重力相平衡的原理来测量的。秤盘通过支架连杆与线圈连接，线圈置于磁场时，在称量范围内被测重物的重力W通过连杆支架作用于线圈上，这时在磁场中若有电流通过，线圈将产生一个电磁力F，方向向上，可用下式表示：

W=mg

W――重力

m――物体的质量

g――物体的重力加速度

F=BLI

F――电磁力

B――磁感应强度

L――线圈导线长度

I――通过线圈导线的电流强度

电磁力F和称盘上被测物体重力W大小相等，方向相反而达到平衡，则有：F=W=BLI=mg

同时在弹性簧片的作用下使称盘支架回复到原来的位置。即处在磁场中的通电线圈，流经其内部的电流I与被测物体的质量成正比，只要测出电流I既可知道物体的质量m。

2 试验设备

选用不同准确度等级的三台电子天平分别编号为A、B、C，和1mg～6kg的一组砝码，如表1。

3 试验环境

温度（19.9～25.9）℃湿度

4 试验方法

分别选取不同海拔高度的三个点及本单位实验室，用电子天平称量砝码，看天平示值的变化情况。试验时只在海拔123m处和单位实验室一楼对电子天平进行校准，试验工作在24h内完成。

5 试验数据（见表2）

从表2试验数据可以看出，随着海拔高度的升高，三台天平称量示值都不同程度减少。其中，A号天平，在载荷0g

下面为小范围高度变化，天平1楼至6楼的试验数据，楼层间距约为3.6米。（见表3）

从表3数据可以看出，同样在小范围高度变化过程中，天平称量示值也随着高度增加而减少，其中A号天平，载荷0g

下面逆向进行一组试验，即高度变化从高到低。试验数据高度变化从高降低，第一次称量时先对天平进行校准得到以下试验数据。（见表4）

从表4数据可看到，高度降低时，天平称量示值也随着增加，其中A号天平，载荷0g

试验过程中由于条件所限，环境温湿度的变化会给试验数据带来一些偏离，但总体上看，电子天平称量结果是随着高度变化而变化，即海拔高度增加，对同一物体称量结果会减少。反之，海拔高度降低，对同一物体称量结果会增加。这种变化也和电子天平的工作原理相吻合。

6 结束语

电子天平与机械天平相同之处都是利用平衡原理。不同之处是用电磁力取代了平衡物体重量（重力）的砝码重量（重力）。由于地球引力存在，任何一个有质量的物体其重量都会受到重力加速度的影响。显然，在检定和使用电子天平过程中，通过校准电子天平来消除重力加速度的影响，就可以得到一个准确的称量结果。

参考文献

[1]JJG1036-2008.电子天平检定规程[S].中国计量出版社，2008.

[2]赵亚军.电子天平的使用与调修200问[M].中国计量出版社，2003.