一、天平的分類(lèi)

從天平的構造原理來(lái)分類(lèi)，天平分為機械天平(杠桿天平)和電子天平兩大類(lèi)。

機械天平是利用杠桿平衡原理測定物體質(zhì)量的測量?jì)x器?？梢苑譃榈缺垭p盤(pán)天平和不等臂單盤(pán)天平。雙盤(pán)天平還可分為擺動(dòng)天平和阻尼天平，普通標牌天平和微分標牌天平(有光學(xué)讀數裝置，亦稱(chēng)為電光天平)。按加碼器加碼范圍，可分為部分機械加碼天平和全部機械加碼天平。由于雙盤(pán)天平存在不等臂性誤差、空載和實(shí)載靈敏度不同等固有缺點(diǎn)，逐漸被不等臂單盤(pán)天平代替。不等臂單盤(pán)天平采用全量機械減碼，克服了雙盤(pán)天平的上述缺點(diǎn)，操作更為簡(jiǎn)便。

電子天平是利用電磁力或電磁力矩補償原理，實(shí)現被測物體在重力場(chǎng)中的平衡，來(lái)獲得物體質(zhì)量并采用數字指示裝置輸出結果的衡量?jì)x器。電子天平是新一代的天平，它稱(chēng)量速度快，顯示清晰，操作簡(jiǎn)便，靈敏度高。而且具有自動(dòng)檢測系統、質(zhì)量電信號輸出功能，且可與打印機、計算機聯(lián)用，在檢測實(shí)驗室的質(zhì)量保證中有著(zhù)不可替代的作用，是先進(jìn)的天平，已經(jīng)得到越來(lái)越廣泛的應用。

通常稱(chēng)為“分析天平"的天平是用于化學(xué)分析和物質(zhì)精確衡量的高準確度天平。這類(lèi)天平的最小分度值都小于最大秤量的10^-5，屬于特種準確度級的電子天平(Ⅰ級)。分析天平可按衡量范圍和最小分度值分為常量天平(衡量范圍和最小分度值分別為100～200g和0.01～1mg)、半微量天平(衡量范圍30～100g和1～10g)、微量天平(3～30g和0.1～1g)和超微量天平(衡量范圍3～5g和0.1g以下)。

二、天平的準確度級別

我國現行的國家計量檢定規程JJG 98-2006《機械天平檢定規程》按照天平的計量性能要求，將天平的準確度級別分為特種準確度級(I級)和高準確度級(Ⅱ級)。JJG 1036-2008《電子天平檢定規程》除了上述2級，還有中準確度級(Ⅲ級)和普通準確度級(Ⅲ級)。下面以電子天平為例介紹。

天平的分度值在天平計量性能要求上有如下定義。

實(shí)際分度值(d)：指相鄰兩個(gè)示值之差。即天平標尺一個(gè)分度對應的質(zhì)量。

檢定分度值(e)：用于劃分天平級別與進(jìn)行計量檢定的以質(zhì)量單位表示的值。對于無(wú)輔助裝置的天平，檢定標尺分度值e等于實(shí)際標尺分度值d。有輔助裝置的天平，如電子天平，檢定標尺分度值e由生產(chǎn)廠(chǎng)根據檢定規程的規則選定。它不像d值不變，由下式規定：d≤e≤10d；在計量檢定中若各項參數指標的最大示值誤差均不大于1d，可確定e=d；有時(shí)還需根據具體情況而定，比如當d為0.2mg時(shí)，e=5d；d為0.5 mg時(shí)，e=2d。我們把除了e=d以外的情況都歸為e≠d，其中以e=10d最為常見(jiàn)。這就是必須根據檢定分度值e來(lái)對電子天平進(jìn)行等級劃分的原因。

檢定分度數(n)：最大秤量與檢定分度值之比

n＝Max/e

上式是對于具有單一量程范圍的天平，在整個(gè)稱(chēng)量范圍內的最大秤量所對應的檢定分度數，是決定天平準確度級別的指標。雙量程的天平另行規定。

例如：梅特勒AE200電子天平，最大秤量為200g，實(shí)際分度值為0.1 mg，檢定分度值為0=10d=1mg，檢定分度數n=200/0.001=2×10⁵。按表2-1的分級，屬特種準確度級。

天平按照檢定分度值e和檢定分度數n，劃分成下列四個(gè)準確度級別：

表2-1天平準確度級別與e, n的關(guān)系

注：在上表的最后一列中，除e<1mg的①級天平外，其余用d代替e計算最小秤量。

三、如何選用天平

天平的名稱(chēng)、規格不同，價(jià)格相差很大。需要我們在了解天平的技術(shù)參數和各類(lèi)天平特點(diǎn)的基礎上，根據各分析項目稱(chēng)樣量大小及稱(chēng)量要求的精度等來(lái)選用天平。各生產(chǎn)廠(chǎng)給出的電子天平的型號規格的參數不盡相同，主要有：名稱(chēng)、型號、稱(chēng)量范圍(單量程或雙量程)、分度值(有的稱(chēng)可讀性精度)、重復性、秤盤(pán)直徑、工作空間高度等。

1．最大秤量

選擇電子天平還要看天平的量程是否滿(mǎn)足稱(chēng)量要求，一般取常用最大載荷加上20％左右的保險系數即可。量程并非越大越好，因為同樣精度的天平，量程越大，價(jià)格越貴。

2．準確度級別的選擇

要根據檢定分度值(e)來(lái)選擇符合稱(chēng)量的精度要求的天平，而不是天平的分度值(d )，對于機械天平，當某型號的天平檢定標尺分度值。等于實(shí)際標尺分度值d時(shí)，可以用分度值；對于電子天平，比如一臺實(shí)際標尺分度值d為0.1mg，檢定標尺分度值e為1mg的天平，就不能滿(mǎn)足化學(xué)分析中稱(chēng)量0.6g基準物，因為要求稱(chēng)量精確至0.1 mg。

3．單量程或雙量程

雙量程的電子天平例如奧豪斯EX125D，稱(chēng)量能力為120g/52g，最小顯示值0.1mg/0.01mg，重復性(標準差);≤0.1 mg (120g量程)；≤0.02mg (52g量程)?？梢詽M(mǎn)足不同稱(chēng)量精度的應用。

又例如，稱(chēng)樣量5mg，要求精確至1％即0.05mg的稱(chēng)量，樣品加容器的質(zhì)量小于1g，可以選用最大秤量2g，檢定分度值小于0.05mg的半微量天平。

4．自動(dòng)化程度更高的電子天平

電子天平的發(fā)展主要體現在應用技術(shù)和風(fēng)險(稱(chēng)量的不確定度)控制能力的發(fā)展，同樣的技術(shù)指標，由于對稱(chēng)量風(fēng)險控制能力不同，可以在價(jià)格上相差好幾倍。根據需要，可以選用具有監視和控制天平準確度功能的天平。天平違反限制條件，將不會(huì )輸出數據的功能，這些條件為：樣品量小于最小秤量、天平?jīng)]有調整水平、天平需要校準等。先進(jìn)的電子天平具有全自動(dòng)水平調整、時(shí)間和溫度觸發(fā)的自動(dòng)校準、自動(dòng)的可重復性測試、偏載誤差自動(dòng)補償和超高壓靜電消除功能等。