第四節　天平

天平是實驗室必備的常用儀器之一，它是精確測定物體質量的計量儀器。實驗過程中常要準確地稱量一些物質的質量，稱量的準確度直接影響實驗結果的準確度。

一、天平分類

1.按天平稱量原理分類

（1）杠桿式天平　利用杠桿原理進行稱量。

（2）扭力天平　利用彈性元件變形來進行稱量。

（3）特種天平　利用液壓原理、電磁作用原理、壓電效應、石英振蕩原理等設計制作的天平。

2.按用途或稱量范圍分類

（1）實驗室天平　包括架盤天平（臺秤）、工業天平、分析天平、半微量分析天平、微量分析天平、超微量分析天平和特殊用途的天平等。

（2）計量室天平　包括標準天平和基準天平兩種。

3.按天平的結構分類

此分類法（見圖2-27）是指杠桿式天平而言。杠桿式天平可以分為等臂天平和不等臂天平，在這兩類天平中又可分為等臂雙盤天平、等臂單盤天平、不等臂單盤天平。雙盤天平又可以分為擺動天平和阻尼天平，普通標牌和電光天平。

4.按天平的相對精度分類

我國現行的國家標準采用按天平相對精度（即天平名義分度值與最大載荷的比值）分類的方法。天平的相對精度可把天平分為10級，見表2-45。

1級天平精度最好，10級天平精度最差。按此種分類法，只要知道天平的級別和名義分度值，就可知道其最大載荷，知道級別和最大載荷又可知道名義分度值。例如，TG-328A型天平名義分度值為0.1mg，最大載荷為200g，求相對精度。

由表2-47查知，TG-328A型天平的相對精度為3級。

應注意的是，這種分類方法不能完全體現天平衡量上的精度。如最大稱量為2000g，分度值為1mg的天平也是3級天平，但其絕對精度與TG-328A型天平卻相差10倍。一般實驗中在要求準確稱量時，都要求稱到0.1mg，因此不能選用名義分度值為1mg的天平。

另外，習慣上將具有較高靈敏度、全載不超過200g的天平稱為分析天平。其中，具有光學讀數裝置的天平稱為微分標牌天平，又稱電光天平。

我國的工廠、企業、基層實驗室使用較多的為部分機械加砝碼天平和單盤天平。近年來，隨著技術水平的提高和設備的更新，許多基層實驗室也廣泛使用電子天平。實驗室常用部分天平型號列于表2-46。

二、電子天平

1.原理和結構

電子天平是最新一代的天平。它是利用電子裝置完成電磁力補償的調節，使物體在重力場中實現力的平衡，或通過電磁力矩的調節，使物體在重力場中實現力矩的平衡。常見電子天平的結構都是機電結合式的，由載荷接受與傳遞裝置、測量與補償裝置等部件組成?？煞殖身敳砍休d式和底部承載式兩類。

電子天平的控制方式和電路結構有多種形式，但其稱量依據都是電磁力平衡原理?，F以上海天平儀器廠生產的MD系列電子天平（見圖2-28）為例，加以說明。

根據電磁基本理論，通電的導線在磁場中將產生電磁力或稱安培力。力的方向、磁場方向、電流方向三者互相垂直。當磁場強度不變時，產生電磁力的大小與流過線圈的電流強度成正比。

秤盤通過支架連桿與線圈相連，線圈置于磁場中，且與磁力線垂直。秤盤及被稱物體，采用彈簧片支承，秤盤及被稱物的重力通過連桿支架作用于線圈上，方向向下。線圈內有電流通過，產生一個向上作用的電磁力，與秤盤重力方向相反。若以適當的電流流過線圈，使產生的電磁力大小正好與重力大小相等，則二力大小相等，方向相反，處于平衡狀態，位移傳感器處于預定的中心位置。當秤盤上的物體質量發生變化時，位移傳感器檢出位移信號，經調節器和放大器改變線圈的電流，直至位移傳感器回到中心位置為止。通過線圈的電流與被稱物的質量成正比，可以用數字的形式顯示出物體的質量。

單模塊傳感器制造技術始于20世紀90年代初，該項新技術已成功地應用于電子天平中。最新一代單模塊傳感器，運用當今最先進的高精度電火花線切割加工技術，選用高強度的航空鋁合金材料。它不但大大減少了零部件的個數，更使新一代單模塊傳感器天平的最高分辨率達1/2000，是同級傳統電磁力天平的10倍。

最新一代單模塊傳感器具有很強的過載保護能力，并且具有防側面沖擊的安全鎖定裝置，天平抗瞬間沖擊力高達100kg，因而使采用該項技術的天平的開箱合格率大大提高。

此外，采用該傳感器的天平維修相當方便，且費用較低。

上海第二天平儀器廠生產的電子天平介紹如下。

（1）MA系列電子分析天平　適用于高精度稱量分析之用。其型號規格見表2-47。

此天平帶自動校正，故障自查，去皮等智能化功能，含RS232輸出接口。

（2）MP系列上皿式精密電子天平　其型號規格見表2-48。

帶上下限報警，計個數，百分比運算，去皮等功能。

（3）Y系列應變片上皿式電子天平　具有反應快、體積小、價格低等特點。其規格型號見表2-49。

（4）WP系列微量電子天平　適用做小質量分析及傳遞小質量標準砝碼之用。其規格型號見表2-50。

2.電子天平的特點

（1）電子天平支承點采用彈簧片，不需要機械天平的寶石、瑪瑙刀與刀承，取消了升降框的裝置，采用數字顯示方式代替指針刻度式顯示，以及采用體積小的大集成電路。因此，電子天平具有壽命長、性能穩定、靈敏度高、體積小、操作方便、安裝容易和維護簡單等優點。

（2）電子天平采用了電磁力平衡原理，稱量時全量程不用砝碼，放上被稱物后在幾秒鐘內達到平衡，顯示讀數。有的電子天平采用單片微處理機控制，更可使稱量速度快、精度高、準確度好。

（3）電子天平還具有自動校正、累計稱量、超載指示、故障報警、自動去皮重等功能，使稱量操作更便捷。

（4）電子天平具有質量信號輸出，可以與打印機、計算機聯用，可以實現稱量、記錄、打印、計算等自動化。它具有RS232C標準輸出接口。同時也可以與其他分析儀器聯用，實現從樣品稱量、樣品處理、分析檢驗到結果處理、計算等全過程的自動化，大大地提高了生產效率。

上海天平儀器廠生產的，與該廠所產MD、FA等系列電子天平配套的電子天平數字記錄器，具有定時打印、稱量單位轉換（克、克拉、盎司等互換）、四則運算、比率、增減額等混合運算、自編記錄數、累加及百分比等功能，以油墨滾動串行打印，印字速度為1.3行/s。

由于電子天平具有以上特點，現已在教學、科研、生產單位中獲得廣泛應用。

3.電子天平操作程序

（1）調水平　調整地腳螺栓高度，使水平儀內空氣氣泡位于圓環中央。

（2）開機　接通電源，按開關鍵直至全屏自檢。

（3）預熱　天平在初次接通電源或長時間斷電之后，至少需要預熱30min。有的型號需預熱2.5h以上。為取得理想的測量結果，天平應保持在待機狀態。

（4）校正　首次使用天平必須進行校正，按校正鍵，天平將顯示所需校正砝碼質量，放上砝碼直至出現g，校正結束。

（5）稱量　使用除皮鍵，除皮清零。放置樣品進行稱量。

（6）關機　天平應一直保持通電狀態（24h），不使用時將開關鍵關至待機狀態，使天平保持保溫狀態，可延長天平使用壽命。

4.電子天平的種類

常見的電子天平有上皿電子天平、電子分析天平、電子微量天平等。

三、機械加碼分析天平

1.等臂分析天平的構造原理

等臂分析天平是根據杠桿原理制成的，它用已知質量的砝碼來衡量被稱物體的質量。設杠桿ABC的支點為B（見圖2-29），AB和BC的長度相等，A、C點是兩力點，A點懸掛的稱量物質量為P，C點懸掛的砝碼質量為Q。當杠桿處于平衡狀態時，力矩相等，則：

P×AB=Q×BC

因為AB=BC，所以P=Q。

杠桿兩臂相等（即AB=BC）的天平稱為等臂天平。

2.半機械加碼電光天平的結構

以目前國內廣泛使用的TG-328B型電光天平（見圖2-30）為例，簡要介紹這種天平的結構。之用。天平的兩邊都有門，左門用于取放稱量物品，右門用于取放砝碼。稱量時，天平門必須關嚴。底板下有三個水平調整腳，后邊的一個不可調，前邊兩個可調，用于調節天平的水平位置。天平柱的后方裝有一個氣泡水準儀，氣泡位于中心處表示天平為水平位置。

天平的結構分為框罩部分、立柱部分、橫梁部分、懸掛系統、制動系統、光學讀數系統、機械加碼裝置七個部分。

（1）框罩　用以保護天平使之不受灰塵、熱源、濕氣、氣流等外界條件的影響?？蛘质悄局瓶蚣懿㈣傆胁Ａ?。底座一般由大理石或厚玻璃制作，用以固定立柱、天平腳、制動器座架等。天平前門可向上升起，應不會自落。前門供安裝和清潔、修理天平之用。天平的兩邊都有門，左門用于取放稱量物品，右門用于取放砝碼。稱量時，天平門必須關嚴。底板下有三個水平調整腳，后邊的一個不可調，前邊兩個可調，用于調節天平的水平位置。天平柱的后方裝有一個氣泡水準儀，氣泡位于中心處表示天平為水平位置。

（2）立柱部分　立柱是一個空心柱體，垂直固定在底板上。天平制動器的升降拉桿穿過立柱空心孔，帶動大小托翼上下運動。立柱上端中央為固定支點，中刀墊。

（3）橫梁部分　由橫梁、刀子、刀盒、平衡砣、感量砣、指針組成。橫梁是天平的重要部分，應質輕、不變形、抗腐蝕，常用鈦合金、鋁合金、非磁性不銹鋼等材料制成。橫梁上裝有三個瑪瑙刀，中間為支點刀（中刀），兩邊為承重刀（邊刀）。中刀口向下，邊刀口向上。三個刀刃平行，垂直于刀刃中心的連線，且在一個水平上。刀刃要求鋒利，呈直線，無崩缺。為保持天平的靈敏度和穩定性，要特別注意保護天平的刀刃不受沖擊而損壞。

橫梁下部為指針，指針下端裝有微分標牌，經光學系統放大后成像于投影屏上。

橫梁上有重心砣，重心砣上下移動可改變橫梁重心高低位置，用于調整天平的靈敏度。一般出廠時已經調整好，切勿亂調。

橫梁左右兩邊對稱孔內裝有平衡砣，用以調節天平空載時的平衡位置（即零點）。

（4）懸掛系統　懸掛系統由吊耳、阻尼器和秤盤組成。兩把邊刀通過吊耳承受秤盤和砝碼或被稱物品。吊耳中心面向下，嵌有瑪瑙平板，并與梁兩端的瑪瑙刀口接觸，使吊耳及掛盤能自由擺動。吊耳的兩端面向下有兩個螺絲凹槽，天平停止稱量時，凹槽與托梁架上的托吊耳螺絲接觸，將吊耳托住，使瑪瑙平板與瑪瑙刀口脫開。吊耳上還裝有掛托盤和空氣阻尼器內筒的懸鉤。吊耳下部掛有阻尼器的內筒，它與固定在立柱上的阻尼器外筒之間有一均勻的間隙，沒有摩擦。當啟動天平時，內筒能自由地上、下移動，利用筒內的空氣阻力產生阻尼作用，使天平橫梁能較快地達到平衡狀態，停止擺動，便于讀數。左右兩個筒上刻有“1”、“2”標記，通常是左1、右2，不可掛錯。

秤盤是懸掛在吊耳鉤上供放置砝碼和被稱量物品用的。盤托位于秤盤的下面，裝在天平的底板上。停止稱量時，盤托上升，把秤盤托住。盤托與秤盤也刻有“1”、“2”標記。

（5）制動系統　制動系統連接托梁架、盤托和光源。使用天平時，慢慢地旋開旋鈕，使托梁下降，梁上的三個刀口與相應的瑪瑙平面（刀墊）接觸，同時盤托下降，吊耳與天平盤即可自由擺動，天平進入工作狀態，接通光源，屏幕上可看到標尺的投影。停止稱量時，關閉旋鈕，升降拉桿向上運動托起天平梁和吊耳，刀口與瑪瑙平板離開，同時兩個盤托升起將秤盤托住，天平進入休止狀態，光源切斷。此時，可以加減砝碼與取放被稱物品。天平兩邊負荷未達到平衡時，不可全開旋鈕。因全開旋鈕，天平橫梁傾歪太大，吊耳易脫離，使刀口受損。

（6）光學讀數系統　指針固定在天平梁的中央，指針的下端裝有縮微標尺。天平工作時，指針左右擺動，光源通過光學系統將縮微標尺上的刻度放大，再反射到光屏上。其光學讀數系統，由光源燈座、6.3V的小燈泡、聚光管、縮微標尺、放大鏡、反射鏡、投影屏等組成。小燈泡由交流變壓器將220V降至6～8V供電。在天平底板下部開關軸旁有一微型開關，由手動旋鈕控制。當轉動旋鈕時，開啟天平，轉軸按下微型開關，接通電源，燈亮。關閉開關時，切斷電源，燈滅。

當接通電源后，燈泡發光，經聚光管聚成一平行光束照射到縮微標尺上，通過放大鏡放大10～20倍，再通過反射鏡反射到投影屏上，得到縮微標尺圖像?？梢酝ㄟ^移動投影窗或平板玻璃對零點進行小范圍的調節。縮微標尺上共有20大格，中點為“0”點，左右各10大格，1大格相當于1mg，每1大格又分10小格，1小格為0.1mg。

（7）機械加碼裝置　1g以上的砝碼放在配套的專用砝碼盒內，必須用鑷子夾取置于秤盤上。1g以下的砝碼做成環狀，稱為環砝碼或圈碼，有10mg、10mg、20mg、50mg、100mg、100mg、200mg、500mg共8個，可組合成10～990mg的任意數值。在數字盤上刻有環砝碼的質量值。轉動數字盤控制的幾組不同幾何形狀的凸輪，使加碼桿按數字盤上數值把環砝碼加到吊耳上的加碼承受片上。當天平達到平衡時，可由數字盤上讀出環砝碼的質量。由秤盤上砝碼總數加吊耳上環砝碼總數以及投影屏上讀數的總和，為被稱物體的質量。

3.天平的安裝

天平的安裝要由掌握了天平原理、了解天平結構的專人負責。要仔細閱讀天平的說明書，了解安裝方法，清點包裝清單，查看天平零件有無缺損，再按說明書中闡述的步驟逐步地進行安裝。

4.使用方法

（1）用前檢查　使用天平前，檢查天平是否處于水平狀態，天平盤上是否清潔，檢查橫梁、吊耳、秤盤等是否安裝正確，砝碼是否齊全，環砝碼安放位置是否合適。

（2）天平零點的測定和調整　天平零點是指無負載（空載）天平處于平衡狀態時指針的位置。慢慢旋轉停動開關，開啟天平，等指針擺動停止后，投影屏上的讀數調整為零，顯示為“0”（mg）。

（3）稱量方法　將被稱的物品從天平右門放入左盤中央，估計物品大約質量（最好先放在臺秤上進行粗稱），如20g左右，就用鑷子取20g砝碼從天平右門放于右盤中央，用左手慢慢半開天平停動手鈕，觀察指針偏轉情況，如指針向左傾斜，表示砝碼太重，輕輕地關閉天平，改換10g砝碼試之，如指針向右偏，表示物品重于10g，介于10～20g之間。按上述方法，在右盤上加5g、2g、2g、1g等砝碼試之（注意大砝碼應放在秤盤的中央）。在加克組砝碼試稱時，可不必關閉右邊門。待克組砝碼試好后，再關好右邊門。轉動機械加碼裝置的數字盤，試毫克組砝碼，先試幾百毫克組，再試幾十毫克組。轉動數字盤時，動作要輕，不能停留在兩個數字之間。在天平兩盤的質量相差較大時，天平旋鈕不可全開，以免天平傾斜過大，吊耳脫落，損壞刀刃。每次轉動數字盤，加減環砝碼時也應關上天平。調整砝碼至天平兩邊接近平衡，其差值在10mg以內時，指針擺動較緩慢，才可全開停動手鈕，等待投影屏上標尺圖像停止移動后才可讀數。一般調整數字盤使投影屏上讀數在0～+10mg邊，而不是指在0～-10mg邊。此時，被稱物體的質量為：克組砝碼的質量（先從砝碼盒空位讀出，放回砝碼時核對一遍）加上數字盤上指示的百位、十位毫克數及投影屏上讀出的毫克數及點幾毫克數（讀準至0.1mg）。

每位使用天平者還必須遵守天平使用規則。

5.砝碼

為了衡量各種不同質量的物體，需要配備一套質量由大到小能組成任何量值的砝碼，這樣的一組砝碼叫做砝碼組。例如，以5、2、1、1形式組成的砝碼組，100g、50g、20g、10g、10g、5g、2g、1g、1g九個砝碼，可組成1～199g間任意克質量值。

每臺天平應配套使用同一盒砝碼，在一盒砝碼中相同名義質量的砝碼其真值會有微小差別。稱量時，應先取用無“·”標記的砝碼，以減少稱量誤差。

砝碼必須用鑷子夾取，不得用手直接拿取。鑷子應是骨質或塑料頭的，不能用金屬頭鑷子，以免劃傷砝碼。

砝碼只準放在砝碼盒內相應的空位上，或天平的秤盤上，不得放在其他地方。

砝碼表面應保持清潔，經常用軟毛刷刷去塵土，如有污物可用綢布蘸無水酒精擦凈。

砝碼如有跌落碰傷，發生氧化痕跡，以及砝碼頭松動等情況，要立即進行檢定。合格的砝碼才能使用。

6.全機械加碼電光天平

TG-328A型分析天平系全機械加碼電光天平。它的結構和TG-328B型天平基本相同，不同之處在于：①所有的砝碼均通過自動加碼裝置添加；②加碼裝置一般都在天平的左側，分成三組：10g以上；1～9g；10～990mg；10mg以下，微分標牌經放大后在投影屏上直接讀數；③懸掛系統的秤盤不同，在左盤的盤環上有三根掛砝碼承受架，供承受相應的三組掛砝碼。

四、不等臂單盤天平

單盤天平是指只有一個秤盤的天平。單盤天平的結構分為等臂（三刀型）和不等臂（二刀型）兩種。三刀型單盤天平與等臂雙盤天平相似，在此不予介紹。

不等臂單盤天平比雙盤天平性能優越，它具有感量恒定，無不等臂性誤差，全機械減碼操作簡便、稱量迅速，維護保養方便等優點。在國外已經取代了等臂天平，在國內也將成為實驗室天平的發展方向。

1.稱量原理

如圖2-31所示，不等臂杠桿（梁）1以2為支點，梁的一端懸掛秤盤10和全部大小砝碼4、5，另一端則裝有固定的重錘和阻尼器與之平衡。稱量時把物體M放入秤盤中，橫梁失去平衡，減去適當的砝碼B，使天平重新達到平衡，那么，被減去砝碼B的質量即為被稱量物體M的質量。這就是替代法稱量的原理。

2.特點

（1）砝碼和被稱物始終在同一承重刀上用替代法稱量，不存在不等臂性誤差，保證了稱量結果的正確性。

（2）稱量過程中，橫梁一直處于全載平衡狀態，故天平的分度值不變，無空載和全載分度值誤差。

（3）因少一個邊刀，故刀刃的不平行性減少了一個因素的影響，有利于天平的示值不變性。

（4）橫梁擺幅小，周期短，裝有機械減碼裝置、電光讀數裝置、阻尼裝置等，因而稱量速度快，效率高。

（5）因天平總是在全載狀態衡量，刀刃極易磨損。

3.單盤天平的結構

單盤天平通常由外框部分、升降部分、橫梁部分、懸掛系統、光學讀數系統、機械減碼裝置六部分構成。現以北京光學儀器廠生產的DT-100型單盤天平為例，其結構如圖2-32所示。

（1）外框部分　在底板上安裝天平各組件，底板下面有電源變壓器、電源轉換開關、停動轉軸、減碼裝置、調零裝置及微讀機構，兩側裝有各種操作手鈕。停動手鈕左右兩側各一個，控制同一停動軸，左右手都可開關天平。秤盤位于底板中央，左右兩側都有玻璃推門，供取放被稱物用。

天平外罩起著隔氣流、防塵、防潮、保持天平溫度穩定的作用。天平頂蓋可向上打開，上有隔開的小室及散熱孔，可防止因燈泡發熱引起橫梁長度變化。

天平底板下有三個墊腳，前邊兩個用以調節天平的水平位置，水準器位于底板的前部。

（2）升降部分　其作用是支撐橫梁和懸掛系統，實現天平的開關動作。停動手鈕向前轉90°，天平處于“全開”狀態，橫梁可在0～100分度范圍內自由擺動。停動手鈕向后轉30°，天平處于“半開”狀態，橫梁僅可在小范圍內（如10～15分度）擺動。天平“半開”時，轉動減碼手鈕進行減碼操作，不會使天平刀口受損傷。

（3）橫梁部分　橫梁上有感量砣、平衡砣、橫梁支板、微分標尺、配重砣、阻尼片、支點刀、刀承、承重刀等。橫梁由硬鋁合金制成，支點刀和承重刀由人造白寶石制成，硬度和壽命均比天然瑪瑙好，橫梁尾部是標尺。配重砣主要起橫梁平衡作用，配重砣上有阻尼片。橫梁上垂直方向的螺絲是感量砣，用于調節天平感量。水平方向的螺絲是平衡砣，用于調節天平的零點。

（4）懸掛系統　由承重板（下有承重刀墊）、砝碼架、秤盤組成。砝碼架的槽中可放置16個圓柱形的砝碼，組合成99.9g范圍內的任意質量。砝碼為整塊實心體結構，以保證質量的穩定。

（5）光學讀數系統　是由光源、聚光鏡、微分標尺、放大鏡、直角棱鏡、五角棱鏡、調零鏡、微讀鏡、投影屏等組成。它是將微分標牌進行放大以便讀數的機構。

燈泡發出的光經聚光鏡聚焦在天平橫梁一端的微分標尺上，標尺讀數經放大鏡放大68倍左右，再經直角棱鏡一次反射，五角棱鏡二次反射，經調零反射鏡，微讀反射鏡反射成像于投影屏上。

轉動調零手鈕可改變調零反射鏡的角度，在6分度以內調整零點位置，如超過6分度，須調整平衡砣以調整零點。

通過調零微讀手鈕改變微讀鏡的角度，可以讀出標尺上1分度（代表1mg）的1/10的讀數，即微讀輪轉0～10分度相應于投影屏上標尺的1個分度。

（6）機械減碼裝置　由減碼手鈕控制三組不同幾何形狀的凸輪，凸輪轉動使減碼桿起落，托起砝碼實現減碼動作。同時，在讀數窗口顯示出減去砝碼的質量。

4.單盤天平的安裝

安裝天平的人員應仔細認真地閱讀該型號的天平說明書，了解天平的原理、結構及安裝注意事項后，依照說明書的步驟進行天平的安裝。

5.單盤天平的使用方法

（1）檢查及調整天平水平位置。

（2）檢查及調整天平零點　各數字窗口及微讀輪指數均調為“0”，電源轉動開關向上撥，把停動手鈕向前（操作者方向）均勻慢慢地轉90°，天平處于“全開”狀態，待天平擺動停止后讀取零點，旋轉調零手鈕，使投影屏上標尺的00刻線位于夾線的正中位置。

（3）稱量方法　在天平關閉的情況下，將被稱物放在秤盤中央，將停動手鈕輕輕地向后旋轉約30°，手感遇阻時不要再轉，天平處于“半開”狀態，進行減碼，逐個轉10～90g手鈕，在標尺上由向正偏移到出現向負偏移時，即表示砝碼示值過大，應退回一個數，接著調整中手鈕（1～9g）和小手鈕（0.1～0.9g）。最好被稱物先在臺秤上稱一下，知道被稱物的大概質量，再減去相應的砝碼。例如，稱量一個54.3421g質量的物體時，轉動大手鈕，由10g轉至50g，投影屏上微標像正數夾入雙線，當轉至60g時，負數夾入雙線，可知物體在50～60g之間，把手鈕退回到50g位置，仿照上述操作，轉動中手鈕和小手鈕，確定減碼手鈕放在54.34合適，物體質量在54.34～54.35g之間。關閉天平，再將停動手鈕慢慢向前轉90°，即天平處于“全開”狀態，待微標移動停止，如在42～43mg之間，轉動微讀手鈕，使42刻度夾入雙線，微讀輪讀數1.5，此時表示稱量結果為54.34215g，根據有效數字取舍規則，可讀為54.3422g。

若使用的天平的變動性為微讀機構1分度相當于0.1mg，雖然微讀機構的讀數能讀出0.05mg，其稱量結果表示至0.05mg是沒有意義的，所以被稱物質量為54.3422g。當然，稱量過程中多保留一位數字供參考是可以的。

五、扭力天平

1.作用原理

扭力天平是利用彈性材料變形所產生的力矩與被稱物體的質量所產生的力矩相平衡的原理測量物體。目前國內普遍使用的是片簧支承式扭力天平。這種扭力天平主要由杠桿（橫梁）、游絲（手卷彈簧或張絲）和片簧（彈性吊帶）組成。片簧是二片式，十字交叉，其交點是橫梁轉動軸通過中心。扭力天平的橫梁是由彈性元件所吊固著的，不使用砝碼，使稱量操作簡單，稱量速度快。由于采用鋼帶彈性支承，因此無刀口磨損等現象的發生。在稱量1g以內的樣品質量時，可以不用加減砝碼而通過扭轉彈性元件的角度產生平衡扭力，直接在刻度盤上讀取質量數。由于扭力天平使用的彈性元件只限于體積小、質量輕的片材、線材，故而扭力天平的稱量小，一般在1g以下，最大的也只有幾克。

2.型號及技術參數

JN-B系列扭力天平型號與技術參數見表2-51。

六、架盤天平（臺秤）

架盤天平又稱臺秤、托盤天平、臺天平。通常臺秤的分度值（感量）在0.1～0.01g，它適用于粗略稱量，能迅速地稱出物體的質量，但精度不高，僅用于配制一般溶液時的稱量。臺秤的構造原理分兩類：一類基于杠桿原理，另一類是基于電磁原理的電子臺秤（上皿式電子天平）。電子臺秤的原理與特點，見本節電子天平部分。這里僅介紹普通臺秤。

臺秤的構造　臺秤的橫梁中間有一刀口，它支承物質的質量，刀口的質量直接影響臺秤的感量。臺秤的橫梁架在臺秤底座上，橫梁兩邊有兩個盤子，橫梁中部的指針與刻度盤相對應，根據指針在刻度盤左右擺動情況，可以指示臺秤是否處于平衡狀態。

稱量方式　在稱物品之前，先調整臺秤的零點，將游碼置于游標尺的“0”位處，檢查臺秤的指針左右擺動是否圍繞刻度盤的中間位置。若不在中間位置，可調節臺秤托盤下側的平衡調節螺絲，使指針在刻度盤中間位置左右擺動幅度大致相等時，則臺秤處于平衡狀態。停止擺動時，指針即停止在刻度盤的中間位置，該位置稱之為臺秤的零點。零點調好后，即可稱重物品。

稱物品時，左盤放被稱物品，右盤放砝碼（10g或5g以下的質量，可用游碼）。當添加砝碼至臺秤的指針停在刻度盤的中間位置時，臺秤處于平衡狀態，這時指針所停的位置稱為停點。零點與停點二者之間相差在一小格以內時，砝碼加游碼的質量讀數就是被稱物品的質量。

使用臺秤的注意事項：

（1）臺秤要放平穩。

（2）被稱的藥品不能直接放在臺秤的盤上，應放在稱量紙、表面皿或其他容器中。吸濕性強或有腐蝕性的藥品（如氫氧化鈉等）必須放在玻璃容器內，快速稱量。

（3）臺秤不能稱量熱的物品。

（4）砝碼只允許放在臺秤盤內和砝碼盒里，不能隨意亂放。砝碼必須用鑷子夾取，不能用手拿取。

（5）稱量完畢，把兩個托盤疊放在一側，以免臺秤擺動。

（6）經常保持臺秤的整潔，若不小心把藥品或臟物撒于托盤上，應停止稱量，將其清除擦凈后，方能繼續使用。

HC-TP11系列架盤天平型號規格及技術參數見表2-52。

七、天平的稱量方法

1.直接稱量法

對一些在空氣中無吸濕性的試樣或試劑如金屬或合金等，可用直接法稱量。稱量時用一條干凈的塑料薄膜或紙條套住被稱物體放于秤盤中央，然后去掉塑料條或紙條，按照天平的使用方法進行稱量。

2.固定質量稱樣法

在分析工作中常要準確稱取某一指定質量的試樣。這時可在已知質量的稱量容器（如表面皿、小燒杯、電光紙或不銹鋼等金屬材料做成的小皿）內，直接投放待稱試樣，直至達到所需要的質量。此法要求試樣不易吸水，在空氣中穩定。稱量方法如下：

在天平上準確稱出容器質量，然后在天平上增加欲稱取質量數的砝碼，用藥勺盛試樣（試樣要預先研細）在容器上方輕輕振動，使試樣徐徐落入容器，直至達到指定質量。稱完后，將試樣全部轉移入實驗容器中（表面皿可用水洗滌數次，稱量紙必須不黏附試樣），配成一定濃度的溶液。

3.減量（差減）稱量法

減量稱量法是先稱取裝有試樣的稱量瓶的質量，再稱取倒出部分試樣后稱量瓶的質量，二者之差即是試樣的質量。此法適于稱取易吸水、易氧化或易與CO2反應的物質。下面敘述稱量方法。

在稱量瓶中裝入一定量的固體試樣，蓋好瓶蓋，帶細紗手套、指套或用紙條套住稱量瓶，放在天平盤中央，稱出其質量。取出稱量瓶，懸在容器（燒杯或錐形瓶）上方，使稱量瓶傾斜，打開稱量瓶蓋，用蓋輕輕敲瓶口上緣，漸漸傾出樣品，當估計傾出的試樣接近所需要的質量時，慢慢地將瓶豎起，再用稱量瓶蓋輕敲瓶口上部，使粘在瓶口的試樣落回瓶內，然后蓋好瓶蓋，將稱量瓶放回天平盤上，再次稱量。兩次稱量之差，即為倒入燒杯中試樣的質量。若試樣的質量不夠，可照上述方法再倒、再稱，次數不宜太多。如倒出試樣太多，不可借助藥勺把試樣放回稱量瓶，只能棄去重稱。

若要再稱一份試樣，則按上述程序重新操作。

八、使用天平的注意事項

1.天平的選用原則

選用天平，主要是考慮天平的稱量與分度值是否滿足稱量的要求，其次是天平的結構形式是否能適應工作的特點。

天平稱量的選擇比較簡單，選擇原則是被稱量物體的質量既不能超過天平的最大稱量，同時也不能比天平稱量小得太多。這樣，既能保證天平不致超載而損壞，也能保證稱量達到必要的相對精度。

天平分度值的選擇，其依據是稱量結果精確度的要求，一方面要防止用精度不夠的天平來稱量，以免準確度不符合要求，另一方面也要防止濫用過高精度的天平來稱量，以免造成浪費。

2.天平室的基本要求

天平室的基本要求是：防塵、防震、防濕、防止過大的溫度波動和過大的氣流。為此要求如下。

①天平室應遠離震源、灰塵區、腐蝕性氣體區和高溫場所。地面應有防濕層，南方潮濕地區尤其要注意。

②天平工作臺要穩固，以混凝土整塊澆鑄為好，臺基應從地面下深層筑起，并采取必要的減震措施，臺基與房屋基礎隔開，臺面四周與墻壁保持適當空隙。

③天平室的溫度應力求穩定，溫度波動不超過0.5～1℃/h，相對濕度保持在70％以下，天平室的溫度一般應為10～30℃，以保持在（20±2）℃為宜。

④天平室應光線明亮、均勻、柔和。宜用熒光燈照明。室內應無明顯的氣流存在，應防止有害氣體的侵入。天平室要注意清潔、防塵。門窗嚴密，最好雙層窗。應有窗簾，防止日光直接照射。

3.機械天平的使用規則

①正式使用天平前，應做好一系列的準備工作：檢查天平是否水平；騎碼是否在零位刻線上；機械加碼指數盤是否全部指零。清除秤盤和底板上的灰塵。開啟天平、觀察指針擺動是否正常；調整好天平空秤零點，然后制動天平。打開兩邊側門5～10min。待天平內外溫度趨向一致后，再正式使用天平。

②開關天平時，動作一定要輕緩平穩，絕不允許猛開猛關，要特別注意保護天平的刀口不受損傷。開啟天平后，絕不允許在秤盤上取放物品或砝碼，也不能轉動機械加碼指數盤、移動騎碼，以及開關天平門。關閉擺動式天平，應在指針經過標牌中央位置時進行。天平不允許超負荷使用。

③稱量時，稱樣物品一般不能直接放在天平秤盤上，而應用潔凈的器皿（表皿、瓷皿、玻璃杯、坩堝、紙等）。盛好稱樣物品后，再放到天平秤盤上進行稱量。吸潮物質、揮發物質、釋放氣體物質，應裝在帶蓋的器皿中進行稱量。不能用天平直接稱量過冷或過熱物體，應待物體和天平溫度一致后進行稱量。

④稱量物體時，必須按“由大到小”的順序選用砝碼，即從大約等于被稱量物體質量的砝碼開始，由大到小逐漸增減砝碼，直到天平實現平衡，可利用標牌讀數為止。在天平達到平衡狀態之前，不應將開關完全打開，即應關閉天平增減砝碼。

⑤稱量時，宜用鑷子取放砝碼和被稱物體，砝碼和被稱物體應放在秤盤中央，應盡可能使用天平側門，而不開啟前門，以減少人體體溫的影響。

⑥開啟天平后，秤盤不應有持續晃蕩現象，否則，應輕輕制動天平數次，讓盤托消除秤盤的搖晃現象后，再完全打開天平。

⑦稱量完畢后，關閉天平，取出被稱物體，將砝碼放回砝碼盒中相應的槽內，并清點砝碼數量是否齊全。機械加碼指數盤應全部轉至零位，騎碼亦應移至零位刻線槽內。關好天平門，取下開關旋鈕，切斷電源，罩上防塵罩，清理天平臺。

⑧同一實驗應使用同一天平和砝碼。

⑨潮濕天氣濕度過大，在天平內放置硅膠干燥劑，干燥劑用布袋裝好或置于小燒杯內，并及時更換。

⑩搬動天平時，應卸下秤盤、吊耳、橫梁等部件，搬動后應檢驗天平的性能。

天平與砝碼是國家規定的強制檢定的計量量具，出廠時應符合國家有關標準。實驗室使用的天平與砝碼應定期（每年）請計量部門檢定是否性能合格。執行強制檢定的機構對檢定合格的計量量具（如天平、砝碼），發給國家統一規定的檢定證書，或者在計量器具上加蓋檢定合格印章。

4.電子天平的使用規則

①應選擇防塵、防震、防濕、防止過大溫度波動和過大的氣流的房間作天平室。在開始使用電子天平之前，要求預先開機，即要有約1/2h到1h的預熱時間。如果天平一天中要使用多次，最好讓天平整天開著。這樣，電子天平內部能有一個恒定的操作溫度，有利于稱量的準確度。

②電子天平從首次使用起，應定期對其進行校準。如果天平連續使用，大致每周進行一次校準。校準必須用標準砝碼。校準前，電子天平必須開機預熱1h以上，并檢查水平。

③稱量操作時，應正確使用各控制鍵及功能鍵，選擇最佳的積分時間選擇器和穩定性檢測器調節；正確掌握讀數或打印時間，以獲取最佳的稱量結果。當啟用去皮鍵作連續稱量時，應避免天平過載。稱量過程中應關好天平門。

④電子天平精密度高，結構緊湊，必須小心仔細地維護、保養。

電子天平應由專人保管和負責維護保養。每臺天平應設立技術檔案袋，用以存放產品合格證書、使用說明書、檢定證書、測試記錄、定期維護保養情況記錄，檢修情況記載等。

定期對天平的計量性能進行檢測，如發現天平不合格，應立即停止使用，并送交專業人員修理。非專業人員不得擅自打開機殼，撥動機械零件和電器元件。天平經修理、檢定合格后方可使用。

必須保持電子天平本身的清潔和干燥。應經常清潔秤盤、外殼和框罩，一般用清潔綢布蘸少許無水乙醇輕擦，切不可用強溶劑。天平清潔后，框罩內應放置無腐蝕性的干燥劑，如變色硅膠等。

電子天平開機后，如發現異?，F象，應立即關閉天平，并作相應檢查。檢查電源、連線、保險絲、開關、開關門是否關好，是否超載，如檢查不是上述問題，請專業人員來檢修。

5.天平的管理

①天平要固定專人管理，負責定期檢查、調整、維護保養天平。

②建立天平技術檔案。對每一臺天平除妥善保管產品說明書、歷次檢定合格證外，應將小修、中修、大修中的技術問題作詳細記錄，如修理日期、原因、故障、修復情況、調整記錄等。

為了更有效地管理，每臺天平還可建立使用登記卡或使用記事本，將每次使用情況如使用日期、起止時間、稱何物品、稱幾份、稱量中遇到的問題、干燥劑更換日期、使用者姓名等登記在記事本或卡片上。

③移動天平位置后，應對天平的計量性能作一全面檢查。天平使用半年后，要全面整理一次，使用一年要送計量部門進行檢定。

④在輔導學生進行天平稱量練習時，輔導老師要認真講解、示范并加強巡回指導，以便及時發現問題，避免因操作不當而使天平受損事故的發生。