砝碼的磁性

電子天平是采用高精度傳感器借助電磁力補償達到平衡" 并通過功能強大的微處理器和高性能#$%轉換器"實現快速!準確地測量# 由于它在衡量過程中采用的是電磁平衡的原理"即在天平失衡的情況下"通過內部線圈中電流大小的改變使天平重新達到平衡"因此在天平的周圍會產生一個較強的電磁場$ 而砝碼多采用不銹鋼制造"如果電子天平的電磁屏蔽不好"砝碼的剩磁過大"將會造成處于該電磁場中的砝碼被磁化"被磁化后的砝碼不僅直接影響到以后的質量量值傳遞" 還會干擾天平的正常使用$為了避免和減小砝碼磁性對質量量值的影響"

目前有兩個解決方案%

一是做好電子天平的電磁屏蔽"減少漏磁"但這種方案會加大天平的制造成本

二是提高砝碼的抗磁性能"選用磁化率較低的不銹鋼材料生產砝碼$受當時測量手段和對砝碼磁性在量值傳遞中影響認識的局限性所限對砝碼的磁性沒有提出具體的技術指標要求"只在檢定系統中提到各等砝碼均須采用)非磁性不銹鋼制造等砝碼磁化率的技術指標"但沒有給出測量方法"可見當時國際上對砝碼磁化率問題已經給予了充分的重視$

近年來隨著對該項國際建議的逐步完善"增加了有關砝碼磁性的章節"明確了磁化強度!

磁化率的技術指標"并詳細地給出了有關砝碼磁性的測量方法$由此可見砝碼的磁化率在量值傳遞中的重要性$在實際工作中"無論是量值傳遞還是一般的衡量"砝碼都是在電子天平或機械天平上使用$ 如果砝碼本身的磁性過大"不僅對衡量結果造成不可預計的誤差"甚至有可能磁化所用的衡量儀器"進而對其他砝碼造成影響$由于砝碼的磁性在衡量過程中對衡量結果將產生無法預計的影響"對它的控制就顯得非常重要$ 經過幾十年的觀察!考核"我們在質量量值傳遞過程中已經發現有的一等標準砝碼在電子天平和機械天平上的檢定結果差異很大$ 但由于沒有相應的測量設備和手段" 我們無法確定其磁化率或磁化強度的具體量值" 只能利用國內現有設備對砝碼的磁性原材料進行測量"得到的數據非常有限$ 鑒于對成型砝碼磁化率測量的緊迫性"’砝碼( 檢定規程起草單位中國計量科學研究院質量實驗室引進了一臺由4563研制的砝碼磁化率測量儀"可以實現對成型砝碼進行無傷害磁性測量該套磁化率測量設備采用了國際建議1---修改草案中提出的測量原理"通過測量砝碼在強磁鐵的磁場梯度中所受的力" 來確定弱磁砝碼的磁化率和磁化強度$ 為了避免砝碼被放置在高強磁場中可能會導致被國際建議中推薦砝碼底面和磁鐵中心之間的距離 設置至少為""##" 這樣既可以使天平感應到由樣品磁化率而產生的變化!又可以避免被磁化"設備引進后! 

我們對使用中的公斤工作基準砝碼一等克組標準砝碼進行磁性檢測!其中包括中國計量科學研究院質量室#密度室#標準物質研究中心#北京市計量科學研究所#$!%所#湖北省計量測試技術研究院等單位!公斤工作基準砝碼%個!一等克組標準砝碼&套" 同時我們還對山東生產的’()不銹鋼材料的砝碼和常熟金羊砝碼儀器有限公司生產的不銹鋼材料的砝碼進行了檢測" 檢測結果見表*#表""表"中幾個生產廠家生產的新型不銹鋼材料的砝碼!其磁化率在之間! *可以滿足國際建議的要求" 國際建議中規定磁化率小于+,"5%對于2"等砝碼! 標稱質量!"+3時! 磁化率小于+,+6%"3"標稱質量")+3時!磁化率小于+,)7%標稱質量")3時!磁化率小于+,&" 而表)給出的原工作基準砝碼和一等標準砝碼的測量結果卻讓人擔憂"%5號公斤工作基準砝碼是中國計量科學研究院質量實驗室一直承擔一等#2"等量值傳遞的砝碼!其磁化率為+,))%+!超過國際建議規定的4倍!因該室在89)。天平上使用!故未對量值傳遞造成影響" 被測的&套一等克組標準砝碼! 

只有$套滿足國際建議的規定!其他砝碼的磁性都存在不同程度的超差"超差最大的是標稱值為);3的砝碼!磁化率為),7%7"!超出最大允許誤差近"4倍"這僅僅是非常有限的實驗! 但可以基本反映出原有砝碼材料在磁性上的問題" 它提醒我們在質量量值的傳遞和天平砝碼的日常使用過程中應對砝碼磁性問題特別加以關注" 砝碼磁化率的實驗還要具有更大的普遍性!以積累更多的數據" 基于目前的實驗結果! 我們建議依據國際建議給出的磁性指標劃分原一等標準砝碼的準確度級別!以確保質量量值傳遞的準確#可靠