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不等臂单盘天平


铜臭 / 2022-07-01

   单盘天平是指不等臂单盘天平,也叫双刀单盘天平,具有全部机械减码装置及光学读数机构。它比双盘天平性能优越,具有感量恒定、无不等臂性误差,称量速度快等特点,在国外已经取代了等臂天平,在国内也逐步为厂矿企业、科研单位所采用,发展的趋势必将取代双盘天平。

一、单盘天平的称量原理与特点
  单盘天平只有两个刀子,一个是支点刀,一个是承重刀。砝码和被称物在同一个悬挂系统中,在称量时加上被称物体,减去悬挂系统上的砝码,使横梁始终保持全载平衡状态。即用放置在秤盘上的被称物替代悬挂系统中的砝码,使横梁保持原有的平衡位置,所减去的砝码的质量等于被称物的质量。这就是替代法称量的原理。
  单盘天平称量原理见图2-16。
  由图2-16得出,被称物质量M等于减去的砝码质量B。
  单盘天平具有以下特点:

  (1)感量恒定 从以上称量原理得知,在称量全过程中,被称物的质量等于悬挂系统中减去的砝码的质量,悬挂系统的总重量不随被称物质量的不同而改变,因此,在称量范围内,单盘天平的感量是恒定的。
  (2)不存在不等臂性误差不等臂性误差 是指双盘天平由于两个承重刀对支点刀的距离不可能调整到绝对相等所产生的称量误差。在单盘天平上,被称物写砝码在同一臂上,臂长是一个,因此不存在不等臂误差。
  (3)操作简便,称量速度快目前要求机械式天平向提高称量的准确度和称量速度发展,单盘天平的结构特点能适合这两点要求。有“半开”机构的天平可以免去每次调整砝码必须关闭天平的麻烦;附加“预称”机构可以大大缩短称量时间;有“去皮”机构的天平可直接得出物品净重。此外,单盘天平的维护保养也比较方便。
二、单盘天平的构造
  我们以DT-100型 单盘天平(北京光学仪器厂生产)为例,介绍单盘天平的构造、安装和使用方法。天平结构见图2-17。
  单盘天平的构造可分为外框部分、起升部分、横梁部分、悬挂系统、光学读数系统、机械减码装置六个部分。
1.外框部分
  在底板部分安装其它各部件,底板下面有电源变压器、电源转换开关、停动轴、减码装置、调零装置及微读机构。天平各操作手钮位置见图2-18。停动手钮左右两边各一个,控制同一个停动轴,左右手都可开关天平。秤盘在中央,左右都有玻璃推门,供取放被称物用。
  天平罩起隔气流、防尘、保持天平温度稳定的作用。天平 顶盖可向上举起而打开,上有 隔开的小室及散热孔,可防止因灯泡发热引起横梁温度变化。
  天平底板下有三个脚,前面两个可调节。水准器位于底板前面。

2.起升部分
  起升部分的作用是支撑横梁和悬挂系统,实现天平的开关动作。停动手钮向操作者方向转90。,天平全开,横梁可在0~100分度范围内自由摆动,停动手钮向后转30°,横梁可在一个很小的范围内(10~15分度) 摆动,这种状态称为“半开”。天平。半开”时转动减码手钮进行减码操作,不会使天平刀子受损伤。

3.横梁部分
  横梁的构造见图2-19。

  横梁由硬铝合金制成,支点刀和承重刀由人造自宝石制成,硬度和寿命均比天然玛瑙好,横梁尾部是标尺。配重铊主要起横梁平衡作用。配重铊上有阻尼片。横梁上垂直方向的螺丝是感量铊,水平方向的螺丝是平衡铊。平衡铊用于调节天平的零点,感量铊是调整感量用的。
4.悬挂系统
  悬挂系统由承重板(下有承重刀垫)、砝码架、称盘组成。砝码架的槽中可放置16个圆柱形的砝码,组合成99.9克范围内任意质量。砝码为整体结构以保证其质量稳定。
5.光学读数系统
  光学读数系统是将微分标牌进行放大以便读数的机构。光 路示意图见图2 -20。

  灯泡1发出的光经聚光镜2聚焦在天平横梁一端的微分标尺3上,标尺读数经放大镜4放大68倍左右,再经直角棱镜5-次反射,五角棱镜6二次反射,经调零反射镜7、微读反射镜8反射成象于投影屏9上。
  转动调零手钮可改变调零反射镜的角度,在6分度以内调整零点,如超过此范围,调整平衡铊以调整零点。
  通过调零微读手钮改变微读镜的角度可以读出标尺上1分度(代表1毫克)的十分之一的数值,即微读轮转0~10分度相应于投影屏上标尺的1个分度。
6.机械减码装置
  由减码手钮控制三组不同几何形状的凸轮,凸轮传动使减码杆起落,托起砝码实现减码动作。同时在读数窗口示出减去的法码的质量。

三、单盘天平的安装
  单盘天平的安装有一些与双盘天平有共同的要求,如对天平室和天平台的要求、天平的清洁方法、注意保护玛瑙刀口等。但安装单盘天平还有其本身的特点,要注意掌握。
  在拆开天平包装箱后,动手拆去包装材料以前,特别强调应先仔细阅读说明书。该拆去的填垫、固定材料都要拆去、取出,不该拆、不该动的螺钉切记不要动。有时拆错一个关键部位,天平就必须重新调整才能正常使用。
  单盘天平安装步骤如下:
  (1)清洁天平,用麂皮擦天平各部件,用麂皮或脱脂棉南丙酮或乙醚酒精混合液擦所有玛瑙部件,各部件上不得粘挂纤维物质。擦去每一个砝码上的灰尘。可取下砝码限位固定器,用方头镊子逐个夹取砝码擦拭。
  (2)逐个安装天平的脚垫,调整水平,调好后拧紧锁紧螺母。
  (3)接通电源,将电源转换开关向上扳,此时由停动手钮控制微动开关,开启天平时灯亮,关闭天平时灯灭。如向下开,可使灯常亮,灯常亮的状态仅供调整、检修天平时用,因为灯常亮时,灯泡的热量可能使横梁单臂受热,引起读数不稳。投影屏上的光应均匀、满窗明亮,如光不满窗,可调整灯泡位置,将灯座的两个调整螺母松开,上下左右移动灯座,使光均匀明亮,然后紧固。如光不明亮,可能是聚光不好,可松开固定聚光管的螺钉,前后移动聚光管然后紧固螺钉。
  (4)安装承重板及悬挂系统。先在承重支销上按左“.”右“..”标记放好承重板,再开启天平,把悬挂系统的两个起升支承钉安放在承重板的两个玛瑙支承上。关闭天平。检查16个砝码能否正确落在砝码架相应的V形槽内,要求砝码托与悬挂系统无相互摩擦现象。
  把秤盘挂在吊钩上面的钩槽内。
  (5)安装横梁。用右手拿住横梁,先使横梁前端向下进入承重板下方空间,将横梁前面的槽形玛瑙支承放在支销上,再把阻尼片放进阻尼简内,架稳横梁后面的两个支销。安装横梁时,天平必须处于关闭状态,停动手钮垂直向上,安装过程中也不能开启天平,这一点是与双盘天平不同的。要特别注意傈护刀刃不受磕碰。
  察看支点刀与支点刀承,承重刀与承重刀承的间隙应前后 一致, 阻尼片周围应有均匀间隙。开启天平时应无吊耳倾侧及横梁扭动现象。
  (6)把全部减码轮数字调为0,微读轮也调为零,电源开关向上,开启天平,调整零点,用100毫克标准砝码测定天平感量,读数机构应显示出100:毫克。如超差,可以调整重心铊,调后把两半个螺母相互拧紧。
  天平须停放1~3小时后再按检定规程进行检定,检定合格方可使用。
四、单盘天平的使用方法
  1.检查及调整水平
  2.检查及调整零点
  各数字窗口及微读轮指数调为零,电源转换开关拨向上,把停动手钮向操作者方向均匀缓慢地转90°,即为全开天平,待天平摆动停止后,读取零点,旋转调零手钮,使投影屏上标尺的00刻线位于夹线正中位置。
  3.称量方法
  在天平关闭的情况下,将称量物放在秤盘中央,将停动手 钮向后旋转约30° (遇阻不可再转),在天平“半开”状态进行减码,首先逐个转10~90克手钮,在标尺上由向正偏移到出现向负偏移时,即表示砝码示值过大,应退回一个数,接着调整 中手钮(1~9 克)和小手钮(0.1~0.9克)例如称量一个 48.42315克的物体时,转动大手钮,由10转至40克, 投影屏上微标象正数夹入双线,当转至50克时,负数夹入双线,可知物体在40~50克之间,把手钮返回到40克位置。如上操作,转动中手钮和小手钮,确定减码手钮放在48.42合适,物体重量在48.42~48.43克之间,关闭天平,再将停动手钮缓慢向前转90°,即全开天平,待微标移动停止如在23~24毫克之间,转动微读手钮,使23刻度夹入双线,微读轮读数1.5,此时表示称量结果为48.42315克(见图2-21)。根据有效数字取舍规则可写为48.4232克。

  因为本天平的变动性为微读机构1分度,相当于0.1毫克,虽然微读机构的读数能力是0.05毫克,但因天平的分度值与变动性有1:1的对应关系,所以DT-100型天平的分度值为0.1毫克,称量结果表示至0.01毫克没有意义,应化简为48.4232克。当然,称量过程中多保留一位数字供参考也是可以的。

 


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