天平相关知识介绍！4个天平种类与应用

天平相关知识介绍！4个天平种类与应用

天平在科学研究和产业领域的重要性不言而喻，它们为实验室研究提供了不可或缺的支持，促进了科学技术的进步和产品质量的提升。天平是用于准确测量物体质量的主要工具，在工业领域上天平被广泛应用于质量控制过程中，确保产品符合标准，在科学研究中，天平是进行实验和研发新产品的不可或缺的工具，在制药和生物科学领域，天平用于精确控制药物和化合物的剂量。本文将分享天平相关知识和天平的种类与应用的介绍。

天平的基本原理

天平是一种使用电子技术来测量物体质量的精密仪器，依照其测量原理可分两类：

1. 机械天平

又称等臂天平，原理为利用待测物与标准砝码相对于中央支点的平衡关系来求得待测物的重量。

2. 电子天平

一般我们也称为分析天平，依照秤量原理可分应变式与电磁力补偿式，下面我们将针对这两种原理来说明：

应变式（strain-guage type）

一般来说应变式天平应用在解析度要求不是非常高的环境，此类天平是将应变片设计在机械结构上，天平受力后电阻就改变，再以惠斯登电桥感应电阻值变化，输出相对应电压，再将其数字化，就可以显示在显示幕上。

电磁力补偿式（electromagnetic force compensation）

此类天平的解析度非常高，通常高精度的天平就是依照此原理制作，它利用劳伦兹力，即在一个磁场中的导体如果有电流通过，则会有力量产生，通过电流来抵销外部重量来达到平衡，透过控制电磁力大小与方向就可以保持天平稳定性，此类天平已被设计为自动化，因此我们透过将待测物放在称盘上，就可以从显示幕上读取待测物的重量了。

天平的种类有哪些？依照天平精度来分类

依照天平精度可分微量天平、半微量天平、分析天平、精密天平或磅秤。我们依据它们最小可读值来分类：

微量天平（Microbalance）

又称六位数天平，在科学研究和实验室中，被广泛用于精密化学分析、药物研究、生物学实验等。它们能够测量极小量的物质，确保实验结果的准确性和可靠性。

半微量天平（Semi-microbalance）

又称五位数天平，具有较高精确度的天平，通常用于需要较高准确度的实验和应用中。它的量程通常在0克到200g上下，有分全量程和两段式量程，能够测量较小的质量变化。

半微量天平常用於化学实验室、制药业、生物科学等领域的高精度质量测量。

分析天平（Analytical Balance）

又称四位数天平，是一种用于精确测量物质质量的设备，精确度高，能够测量极小的质量变化，通常在毫克至微克的范围内，配备防风罩以防止气流扰动。

精密天平（Precision Balance or scale）

小数点下三位的三位数天平是一种高精度的天平量程通常较小，但能够提供非常高的准确度，通常在微克至毫克的范围内。常用於科学研究、实验室测试、工业生产中需要极高精度的应用。通常二位数以下天平没有配备防风罩。

最小读数 分类 小数点位数
0.000001g 微量天平（Microbalance） 六位数天平
0.00001g 半微量天平（Semi-microbalance） 五位数天平
0.0001g 分析天平（Analytical Balance） 四位数天平
≧ 0.001g 精密天平或磅秤（Precision Balance or scale） 三位数天平，二位数天平，一位数天平

影响天平稳定性的因素

天平的稳定性直接影响到测量的准确性和可靠性。以下是一些可能影响天平稳定性的因素：

1. 桌面

应将天平放置在稳定或稳固的桌面上，桌面需立在坚硬地板，若是轻钢架会造成不稳。

2. 震动或振动

环境中的振动或震动可能导致天平不稳定，注意远离振动源。

3. 放置位置

不要放置在出入的门口或窗户旁，人员进出容易影响稳定性。

4. 温湿度变化

温度的变化可能影响天平的精确性。应该在恒温的实验室环境中使用天平，相对湿度（% RH）最好介于45 %与60 %之间，避免温湿度变化对测量结果的影响。

5. 热源

避免阳光直射或远离产生热源的地方，以免影响天平稳定性。

6. 气流影响

不得使天平放置於空调或者安装有换气扇装置的气流中。强劲气流会干扰天平运作。也要避开将天平放在门旁。

7. 磁场或静电影响

秤重容器或者样品已带有静电电荷。玻璃、塑料、粉末或者颗粒物质等低导电率材料无法将静电电荷排除。低于40 %相对湿度的干燥空气中会增加这种效应的风险。远离带有磁场的设备，必要时也可选配静电消除器使用。

8. 校正状态

天平是否处于正确的校正状态，以及上一次校正是何时，都会影响稳定性。天平应定期进行校正，并在需要时重新校正。

9. 人为误差

操作者的技巧和动作可能影响天平的稳定性。训练操作人员以使用标准的操作程序，确保稳定的样品处理。

天平的保养方式与清洁

以下简略说明天平保养：

1. 定期做好天平校正，将天平放置稳固桌面，以达最好秤量效果。
2. 远离出风口，放置温湿度稳定地方，以免影响性能。
3. 远离震动或振动地方以达到良好秤量效果。
4. 秤量化学物品时可使用容器盛装，例如用秤量纸以免腐蚀称盘。
5. 保持天平的外观清洁，特别在秤量室内称盘的周围，用软刷清理粉尘。
6. 秤量时请勿超载，不要超过天平最大秤重范围以免荷重元损坏。
7. 移动天秤后须重新调整水平位置校正。
8. 请勿重击称盘以免秤重元件损伤。

天平故障的处理方式

天平无法开机

可能原因：天平没有接好电源。
解决方法：检查电源连接处和电压。

天平秤量不准

可能原因：没有校正，环境不稳定。
解决方法：使用合适的砝码进行校正，将天平移到相对稳定的地方或桌面。

天平不能校正

可能原因：环境不稳定，校正砝码不正确。
解决方法：将天平移到相对稳定的地方或桌面，使用正确的校正砝码。

操作超时

可能原因：重量读值不稳定。
解决方法：将天平移到适当地点。

基本上，天平若出现故障现象，可以先照以上步骤确认，若还不能恢复原状建议联系供应商进行后续检查。

购买天平需要注意的重点

购买天平前有以下几个重点要注意。以下是一些建议：

你所需要的精度

就是最大秤量范围和最小精度要求。如果精度高那最大秤量范围就小，如果秤量范围大那么精度就低。例如四位数天平200g精度0.0001g，以此类推。

天平校正的方式

内校型或外校型，内砝码校正机型因内建校正系统价格會比较高，外砝码校正机型因为没有内建校正系统价格會比较低。可依照自己需求选择。

天平是否需要防风罩

一般来说精密度越高的天平都会配备防风罩，像精密天平或分析天平，防风罩型式都是三面开窗设计。若环境需要可以订制压克力防风罩喔。

传输功能

需要RS232，USB传输？根据实验实际输出的需求，来选择。通常越高阶的天平传输完整性越高与介面越多。

荧幕显示

传统LCD荧幕会比LED彩色荧幕单价便宜一些。彩色荧幕除了颜色美观，通常都是图像式呈现，操作很直觉防呆，设定也都更友善。

怎么挑选天平呢？

抓住几个重点快速挑选合适的天平：

1. 天平品牌厂商

是否值得信赖，专业并提供售后服务。

2. 精度需求

最大秤量与最小精度需求。

3. 校正方式

内校或外校款式天平。

4. 传输介面

RS232，USB或需完整输出格式。

5. 荧幕显示

LCD黑白或LED彩色显示荧幕。

通常，天平规格的差异会影响价格高低，通过挑选重点就能迅速选择出所需天平，当然若自身有特殊需求直接询问供应商还是最快速的，也可专业推荐适合的天平。