第四节　天平

天平是实验室必备的常用仪器之一，它是精确测定物体质量的计量仪器。实验过程中常要准确地称量一些物质的质量，称量的准确度直接影响实验结果的准确度。

一、天平分类

1.按天平称量原理分类

（1）杠杆式天平　利用杠杆原理进行称量。

（2）扭力天平　利用弹性元件变形来进行称量。

（3）特种天平　利用液压原理、电磁作用原理、压电效应、石英振荡原理等设计制作的天平。

2.按用途或称量范围分类

（1）实验室天平　包括架盘天平（台秤）、工业天平、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）计量室天平　包括标准天平和基准天平两种。

3.按天平的结构分类

此分类法（见图2-27）是指杠杆式天平而言。杠杆式天平可以分为等臂天平和不等臂天平，在这两类天平中又可分为等臂双盘天平、等臂单盘天平、不等臂单盘天平。双盘天平又可以分为摆动天平和阻尼天平，普通标牌和电光天平。

4.按天平的相对精度分类

我国现行的国家标准采用按天平相对精度（即天平名义分度值与最大载荷的比值）分类的方法。天平的相对精度可把天平分为10级，见表2-45。

1级天平精度最好，10级天平精度最差。按此种分类法，只要知道天平的级别和名义分度值，就可知道其最大载荷，知道级别和最大载荷又可知道名义分度值。例如，TG-328A型天平名义分度值为0.1mg，最大载荷为200g，求相对精度。

由表2-47查知，TG-328A型天平的相对精度为3级。

应注意的是，这种分类方法不能完全体现天平衡量上的精度。如最大称量为2000g，分度值为1mg的天平也是3级天平，但其绝对精度与TG-328A型天平却相差10倍。一般实验中在要求准确称量时，都要求称到0.1mg，因此不能选用名义分度值为1mg的天平。

另外，习惯上将具有较高灵敏度、全载不超过200g的天平称为分析天平。其中，具有光学读数装置的天平称为微分标牌天平，又称电光天平。

我国的工厂、企业、基层实验室使用较多的为部分机械加砝码天平和单盘天平。近年来，随着技术水平的提高和设备的更新，许多基层实验室也广泛使用电子天平。实验室常用部分天平型号列于表2-46。

二、电子天平

1.原理和结构

电子天平是最新一代的天平。它是利用电子装置完成电磁力补偿的调节，使物体在重力场中实现力的平衡，或通过电磁力矩的调节，使物体在重力场中实现力矩的平衡。常见电子天平的结构都是机电结合式的，由载荷接受与传递装置、测量与补偿装置等部件组成。可分成顶部承载式和底部承载式两类。

电子天平的控制方式和电路结构有多种形式，但其称量依据都是电磁力平衡原理。现以上海天平仪器厂生产的MD系列电子天平（见图2-28）为例，加以说明。

根据电磁基本理论，通电的导线在磁场中将产生电磁力或称安培力。力的方向、磁场方向、电流方向三者互相垂直。当磁场强度不变时，产生电磁力的大小与流过线圈的电流强度成正比。

秤盘通过支架连杆与线圈相连，线圈置于磁场中，且与磁力线垂直。秤盘及被称物体，采用弹簧片支承，秤盘及被称物的重力通过连杆支架作用于线圈上，方向向下。线圈内有电流通过，产生一个向上作用的电磁力，与秤盘重力方向相反。若以适当的电流流过线圈，使产生的电磁力大小正好与重力大小相等，则二力大小相等，方向相反，处于平衡状态，位移传感器处于预定的中心位置。当秤盘上的物体质量发生变化时，位移传感器检出位移信号，经调节器和放大器改变线圈的电流，直至位移传感器回到中心位置为止。通过线圈的电流与被称物的质量成正比，可以用数字的形式显示出物体的质量。

单模块传感器制造技术始于20世纪90年代初，该项新技术已成功地应用于电子天平中。最新一代单模块传感器，运用当今最先进的高精度电火花线切割加工技术，选用高强度的航空铝合金材料。它不但大大减少了零部件的个数，更使新一代单模块传感器天平的最高分辨率达1/2000，是同级传统电磁力天平的10倍。

最新一代单模块传感器具有很强的过载保护能力，并且具有防侧面冲击的安全锁定装置，天平抗瞬间冲击力高达100kg，因而使采用该项技术的天平的开箱合格率大大提高。

此外，采用该传感器的天平维修相当方便，且费用较低。

上海第二天平仪器厂生产的电子天平介绍如下。

（1）MA系列电子分析天平　适用于高精度称量分析之用。其型号规格见表2-47。

此天平带自动校正，故障自查，去皮等智能化功能，含RS232输出接口。

（2）MP系列上皿式精密电子天平　其型号规格见表2-48。

带上下限报警，计个数，百分比运算，去皮等功能。

（3）Y系列应变片上皿式电子天平　具有反应快、体积小、价格低等特点。其规格型号见表2-49。

（4）WP系列微量电子天平　适用做小质量分析及传递小质量标准砝码之用。其规格型号见表2-50。

2.电子天平的特点

（1）电子天平支承点采用弹簧片，不需要机械天平的宝石、玛瑙刀与刀承，取消了升降框的装置，采用数字显示方式代替指针刻度式显示，以及采用体积小的大集成电路。因此，电子天平具有寿命长、性能稳定、灵敏度高、体积小、操作方便、安装容易和维护简单等优点。

（2）电子天平采用了电磁力平衡原理，称量时全量程不用砝码，放上被称物后在几秒钟内达到平衡，显示读数。有的电子天平采用单片微处理机控制，更可使称量速度快、精度高、准确度好。

（3）电子天平还具有自动校正、累计称量、超载指示、故障报警、自动去皮重等功能，使称量操作更便捷。

（4）电子天平具有质量信号输出，可以与打印机、计算机联用，可以实现称量、记录、打印、计算等自动化。它具有RS232C标准输出接口。同时也可以与其他分析仪器联用，实现从样品称量、样品处理、分析检验到结果处理、计算等全过程的自动化，大大地提高了生产效率。

上海天平仪器厂生产的，与该厂所产MD、FA等系列电子天平配套的电子天平数字记录器，具有定时打印、称量单位转换（克、克拉、盎司等互换）、四则运算、比率、增减额等混合运算、自编记录数、累加及百分比等功能，以油墨滚动串行打印，印字速度为1.3行/s。

由于电子天平具有以上特点，现已在教学、科研、生产单位中获得广泛应用。

3.电子天平操作程序

（1）调水平　调整地脚螺栓高度，使水平仪内空气气泡位于圆环中央。

（2）开机　接通电源，按开关键直至全屏自检。

（3）预热　天平在初次接通电源或长时间断电之后，至少需要预热30min。有的型号需预热2.5h以上。为取得理想的测量结果，天平应保持在待机状态。

（4）校正　首次使用天平必须进行校正，按校正键，天平将显示所需校正砝码质量，放上砝码直至出现g，校正结束。

（5）称量　使用除皮键，除皮清零。放置样品进行称量。

（6）关机　天平应一直保持通电状态（24h），不使用时将开关键关至待机状态，使天平保持保温状态，可延长天平使用寿命。

4.电子天平的种类

常见的电子天平有上皿电子天平、电子分析天平、电子微量天平等。

三、机械加码分析天平

1.等臂分析天平的构造原理

等臂分析天平是根据杠杆原理制成的，它用已知质量的砝码来衡量被称物体的质量。设杠杆ABC的支点为B（见图2-29），AB和BC的长度相等，A、C点是两力点，A点悬挂的称量物质量为P，C点悬挂的砝码质量为Q。当杠杆处于平衡状态时，力矩相等，则：

P×AB=Q×BC

因为AB=BC，所以P=Q。

杠杆两臂相等（即AB=BC）的天平称为等臂天平。

2.半机械加码电光天平的结构

以目前国内广泛使用的TG-328B型电光天平（见图2-30）为例，简要介绍这种天平的结构。之用。天平的两边都有门，左门用于取放称量物品，右门用于取放砝码。称量时，天平门必须关严。底板下有三个水平调整脚，后边的一个不可调，前边两个可调，用于调节天平的水平位置。天平柱的后方装有一个气泡水准仪，气泡位于中心处表示天平为水平位置。

天平的结构分为框罩部分、立柱部分、横梁部分、悬挂系统、制动系统、光学读数系统、机械加码装置七个部分。

（1）框罩　用以保护天平使之不受灰尘、热源、湿气、气流等外界条件的影响。框罩是木制框架并镶有玻璃。底座一般由大理石或厚玻璃制作，用以固定立柱、天平脚、制动器座架等。天平前门可向上升起，应不会自落。前门供安装和清洁、修理天平之用。天平的两边都有门，左门用于取放称量物品，右门用于取放砝码。称量时，天平门必须关严。底板下有三个水平调整脚，后边的一个不可调，前边两个可调，用于调节天平的水平位置。天平柱的后方装有一个气泡水准仪，气泡位于中心处表示天平为水平位置。

（2）立柱部分　立柱是一个空心柱体，垂直固定在底板上。天平制动器的升降拉杆穿过立柱空心孔，带动大小托翼上下运动。立柱上端中央为固定支点，中刀垫。

（3）横梁部分　由横梁、刀子、刀盒、平衡砣、感量砣、指针组成。横梁是天平的重要部分，应质轻、不变形、抗腐蚀，常用钛合金、铝合金、非磁性不锈钢等材料制成。横梁上装有三个玛瑙刀，中间为支点刀（中刀），两边为承重刀（边刀）。中刀口向下，边刀口向上。三个刀刃平行，垂直于刀刃中心的连线，且在一个水平上。刀刃要求锋利，呈直线，无崩缺。为保持天平的灵敏度和稳定性，要特别注意保护天平的刀刃不受冲击而损坏。

横梁下部为指针，指针下端装有微分标牌，经光学系统放大后成像于投影屏上。

横梁上有重心砣，重心砣上下移动可改变横梁重心高低位置，用于调整天平的灵敏度。一般出厂时已经调整好，切勿乱调。

横梁左右两边对称孔内装有平衡砣，用以调节天平空载时的平衡位置（即零点）。

（4）悬挂系统　悬挂系统由吊耳、阻尼器和秤盘组成。两把边刀通过吊耳承受秤盘和砝码或被称物品。吊耳中心面向下，嵌有玛瑙平板，并与梁两端的玛瑙刀口接触，使吊耳及挂盘能自由摆动。吊耳的两端面向下有两个螺丝凹槽，天平停止称量时，凹槽与托梁架上的托吊耳螺丝接触，将吊耳托住，使玛瑙平板与玛瑙刀口脱开。吊耳上还装有挂托盘和空气阻尼器内筒的悬钩。吊耳下部挂有阻尼器的内筒，它与固定在立柱上的阻尼器外筒之间有一均匀的间隙，没有摩擦。当启动天平时，内筒能自由地上、下移动，利用筒内的空气阻力产生阻尼作用，使天平横梁能较快地达到平衡状态，停止摆动，便于读数。左右两个筒上刻有“1”、“2”标记，通常是左1、右2，不可挂错。

秤盘是悬挂在吊耳钩上供放置砝码和被称量物品用的。盘托位于秤盘的下面，装在天平的底板上。停止称量时，盘托上升，把秤盘托住。盘托与秤盘也刻有“1”、“2”标记。

（5）制动系统　制动系统连接托梁架、盘托和光源。使用天平时，慢慢地旋开旋钮，使托梁下降，梁上的三个刀口与相应的玛瑙平面（刀垫）接触，同时盘托下降，吊耳与天平盘即可自由摆动，天平进入工作状态，接通光源，屏幕上可看到标尺的投影。停止称量时，关闭旋钮，升降拉杆向上运动托起天平梁和吊耳，刀口与玛瑙平板离开，同时两个盘托升起将秤盘托住，天平进入休止状态，光源切断。此时，可以加减砝码与取放被称物品。天平两边负荷未达到平衡时，不可全开旋钮。因全开旋钮，天平横梁倾歪太大，吊耳易脱离，使刀口受损。

（6）光学读数系统　指针固定在天平梁的中央，指针的下端装有缩微标尺。天平工作时，指针左右摆动，光源通过光学系统将缩微标尺上的刻度放大，再反射到光屏上。其光学读数系统，由光源灯座、6.3V的小灯泡、聚光管、缩微标尺、放大镜、反射镜、投影屏等组成。小灯泡由交流变压器将220V降至6～8V供电。在天平底板下部开关轴旁有一微型开关，由手动旋钮控制。当转动旋钮时，开启天平，转轴按下微型开关，接通电源，灯亮。关闭开关时，切断电源，灯灭。

当接通电源后，灯泡发光，经聚光管聚成一平行光束照射到缩微标尺上，通过放大镜放大10～20倍，再通过反射镜反射到投影屏上，得到缩微标尺图像。可以通过移动投影窗或平板玻璃对零点进行小范围的调节。缩微标尺上共有20大格，中点为“0”点，左右各10大格，1大格相当于1mg，每1大格又分10小格，1小格为0.1mg。

（7）机械加码装置　1g以上的砝码放在配套的专用砝码盒内，必须用镊子夹取置于秤盘上。1g以下的砝码做成环状，称为环砝码或圈码，有10mg、10mg、20mg、50mg、100mg、100mg、200mg、500mg共8个，可组合成10～990mg的任意数值。在数字盘上刻有环砝码的质量值。转动数字盘控制的几组不同几何形状的凸轮，使加码杆按数字盘上数值把环砝码加到吊耳上的加码承受片上。当天平达到平衡时，可由数字盘上读出环砝码的质量。由秤盘上砝码总数加吊耳上环砝码总数以及投影屏上读数的总和，为被称物体的质量。

3.天平的安装

天平的安装要由掌握了天平原理、了解天平结构的专人负责。要仔细阅读天平的说明书，了解安装方法，清点包装清单，查看天平零件有无缺损，再按说明书中阐述的步骤逐步地进行安装。

4.使用方法

（1）用前检查　使用天平前，检查天平是否处于水平状态，天平盘上是否清洁，检查横梁、吊耳、秤盘等是否安装正确，砝码是否齐全，环砝码安放位置是否合适。

（2）天平零点的测定和调整　天平零点是指无负载（空载）天平处于平衡状态时指针的位置。慢慢旋转停动开关，开启天平，等指针摆动停止后，投影屏上的读数调整为零，显示为“0”（mg）。

（3）称量方法　将被称的物品从天平右门放入左盘中央，估计物品大约质量（最好先放在台秤上进行粗称），如20g左右，就用镊子取20g砝码从天平右门放于右盘中央，用左手慢慢半开天平停动手钮，观察指针偏转情况，如指针向左倾斜，表示砝码太重，轻轻地关闭天平，改换10g砝码试之，如指针向右偏，表示物品重于10g，介于10～20g之间。按上述方法，在右盘上加5g、2g、2g、1g等砝码试之（注意大砝码应放在秤盘的中央）。在加克组砝码试称时，可不必关闭右边门。待克组砝码试好后，再关好右边门。转动机械加码装置的数字盘，试毫克组砝码，先试几百毫克组，再试几十毫克组。转动数字盘时，动作要轻，不能停留在两个数字之间。在天平两盘的质量相差较大时，天平旋钮不可全开，以免天平倾斜过大，吊耳脱落，损坏刀刃。每次转动数字盘，加减环砝码时也应关上天平。调整砝码至天平两边接近平衡，其差值在10mg以内时，指针摆动较缓慢，才可全开停动手钮，等待投影屏上标尺图像停止移动后才可读数。一般调整数字盘使投影屏上读数在0～+10mg边，而不是指在0～-10mg边。此时，被称物体的质量为：克组砝码的质量（先从砝码盒空位读出，放回砝码时核对一遍）加上数字盘上指示的百位、十位毫克数及投影屏上读出的毫克数及点几毫克数（读准至0.1mg）。

每位使用天平者还必须遵守天平使用规则。

5.砝码

为了衡量各种不同质量的物体，需要配备一套质量由大到小能组成任何量值的砝码，这样的一组砝码叫做砝码组。例如，以5、2、1、1形式组成的砝码组，100g、50g、20g、10g、10g、5g、2g、1g、1g九个砝码，可组成1～199g间任意克质量值。

每台天平应配套使用同一盒砝码，在一盒砝码中相同名义质量的砝码其真值会有微小差别。称量时，应先取用无“·”标记的砝码，以减少称量误差。

砝码必须用镊子夹取，不得用手直接拿取。镊子应是骨质或塑料头的，不能用金属头镊子，以免划伤砝码。

砝码只准放在砝码盒内相应的空位上，或天平的秤盘上，不得放在其他地方。

砝码表面应保持清洁，经常用软毛刷刷去尘土，如有污物可用绸布蘸无水酒精擦净。

砝码如有跌落碰伤，发生氧化痕迹，以及砝码头松动等情况，要立即进行检定。合格的砝码才能使用。

6.全机械加码电光天平

TG-328A型分析天平系全机械加码电光天平。它的结构和TG-328B型天平基本相同，不同之处在于：①所有的砝码均通过自动加码装置添加；②加码装置一般都在天平的左侧，分成三组：10g以上；1～9g；10～990mg；10mg以下，微分标牌经放大后在投影屏上直接读数；③悬挂系统的秤盘不同，在左盘的盘环上有三根挂砝码承受架，供承受相应的三组挂砝码。

四、不等臂单盘天平

单盘天平是指只有一个秤盘的天平。单盘天平的结构分为等臂（三刀型）和不等臂（二刀型）两种。三刀型单盘天平与等臂双盘天平相似，在此不予介绍。

不等臂单盘天平比双盘天平性能优越，它具有感量恒定，无不等臂性误差，全机械减码操作简便、称量迅速，维护保养方便等优点。在国外已经取代了等臂天平，在国内也将成为实验室天平的发展方向。

1.称量原理

如图2-31所示，不等臂杠杆（梁）1以2为支点，梁的一端悬挂秤盘10和全部大小砝码4、5，另一端则装有固定的重锤和阻尼器与之平衡。称量时把物体M放入秤盘中，横梁失去平衡，减去适当的砝码B，使天平重新达到平衡，那么，被减去砝码B的质量即为被称量物体M的质量。这就是替代法称量的原理。

2.特点

（1）砝码和被称物始终在同一承重刀上用替代法称量，不存在不等臂性误差，保证了称量结果的正确性。

（2）称量过程中，横梁一直处于全载平衡状态，故天平的分度值不变，无空载和全载分度值误差。

（3）因少一个边刀，故刀刃的不平行性减少了一个因素的影响，有利于天平的示值不变性。

（4）横梁摆幅小，周期短，装有机械减码装置、电光读数装置、阻尼装置等，因而称量速度快，效率高。

（5）因天平总是在全载状态衡量，刀刃极易磨损。

3.单盘天平的结构

单盘天平通常由外框部分、升降部分、横梁部分、悬挂系统、光学读数系统、机械减码装置六部分构成。现以北京光学仪器厂生产的DT-100型单盘天平为例，其结构如图2-32所示。

（1）外框部分　在底板上安装天平各组件，底板下面有电源变压器、电源转换开关、停动转轴、减码装置、调零装置及微读机构，两侧装有各种操作手钮。停动手钮左右两侧各一个，控制同一停动轴，左右手都可开关天平。秤盘位于底板中央，左右两侧都有玻璃推门，供取放被称物用。

天平外罩起着隔气流、防尘、防潮、保持天平温度稳定的作用。天平顶盖可向上打开，上有隔开的小室及散热孔，可防止因灯泡发热引起横梁长度变化。

天平底板下有三个垫脚，前边两个用以调节天平的水平位置，水准器位于底板的前部。

（2）升降部分　其作用是支撑横梁和悬挂系统，实现天平的开关动作。停动手钮向前转90°，天平处于“全开”状态，横梁可在0～100分度范围内自由摆动。停动手钮向后转30°，天平处于“半开”状态，横梁仅可在小范围内（如10～15分度）摆动。天平“半开”时，转动减码手钮进行减码操作，不会使天平刀口受损伤。

（3）横梁部分　横梁上有感量砣、平衡砣、横梁支板、微分标尺、配重砣、阻尼片、支点刀、刀承、承重刀等。横梁由硬铝合金制成，支点刀和承重刀由人造白宝石制成，硬度和寿命均比天然玛瑙好，横梁尾部是标尺。配重砣主要起横梁平衡作用，配重砣上有阻尼片。横梁上垂直方向的螺丝是感量砣，用于调节天平感量。水平方向的螺丝是平衡砣，用于调节天平的零点。

（4）悬挂系统　由承重板（下有承重刀垫）、砝码架、秤盘组成。砝码架的槽中可放置16个圆柱形的砝码，组合成99.9g范围内的任意质量。砝码为整块实心体结构，以保证质量的稳定。

（5）光学读数系统　是由光源、聚光镜、微分标尺、放大镜、直角棱镜、五角棱镜、调零镜、微读镜、投影屏等组成。它是将微分标牌进行放大以便读数的机构。

灯泡发出的光经聚光镜聚焦在天平横梁一端的微分标尺上，标尺读数经放大镜放大68倍左右，再经直角棱镜一次反射，五角棱镜二次反射，经调零反射镜，微读反射镜反射成像于投影屏上。

转动调零手钮可改变调零反射镜的角度，在6分度以内调整零点位置，如超过6分度，须调整平衡砣以调整零点。

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1mg）的1/10的读数，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，凸轮转动使减码杆起落，托起砝码实现减码动作。同时，在读数窗口显示出减去砝码的质量。

4.单盘天平的安装

安装天平的人员应仔细认真地阅读该型号的天平说明书，了解天平的原理、结构及安装注意事项后，依照说明书的步骤进行天平的安装。

5.单盘天平的使用方法

（1）检查及调整天平水平位置。

（2）检查及调整天平零点　各数字窗口及微读轮指数均调为“0”，电源转动开关向上拨，把停动手钮向前（操作者方向）均匀慢慢地转90°，天平处于“全开”状态，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刻线位于夹线的正中位置。

（3）称量方法　在天平关闭的情况下，将被称物放在秤盘中央，将停动手钮轻轻地向后旋转约30°，手感遇阻时不要再转，天平处于“半开”状态，进行减码，逐个转10～90g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（1～9g）和小手钮（0.1～0.9g）。最好被称物先在台秤上称一下，知道被称物的大概质量，再减去相应的砝码。例如，称量一个54.3421g质量的物体时，转动大手钮，由10g转至50g，投影屏上微标像正数夹入双线，当转至60g时，负数夹入双线，可知物体在50～60g之间，把手钮退回到50g位置，仿照上述操作，转动中手钮和小手钮，确定减码手钮放在54.34合适，物体质量在54.34～54.35g之间。关闭天平，再将停动手钮慢慢向前转90°，即天平处于“全开”状态，待微标移动停止，如在42～43mg之间，转动微读手钮，使42刻度夹入双线，微读轮读数1.5，此时表示称量结果为54.34215g，根据有效数字取舍规则，可读为54.3422g。

若使用的天平的变动性为微读机构1分度相当于0.1mg，虽然微读机构的读数能读出0.05mg，其称量结果表示至0.05mg是没有意义的，所以被称物质量为54.3422g。当然，称量过程中多保留一位数字供参考是可以的。

五、扭力天平

1.作用原理

扭力天平是利用弹性材料变形所产生的力矩与被称物体的质量所产生的力矩相平衡的原理测量物体。目前国内普遍使用的是片簧支承式扭力天平。这种扭力天平主要由杠杆（横梁）、游丝（手卷弹簧或张丝）和片簧（弹性吊带）组成。片簧是二片式，十字交叉，其交点是横梁转动轴通过中心。扭力天平的横梁是由弹性元件所吊固着的，不使用砝码，使称量操作简单，称量速度快。由于采用钢带弹性支承，因此无刀口磨损等现象的发生。在称量1g以内的样品质量时，可以不用加减砝码而通过扭转弹性元件的角度产生平衡扭力，直接在刻度盘上读取质量数。由于扭力天平使用的弹性元件只限于体积小、质量轻的片材、线材，故而扭力天平的称量小，一般在1g以下，最大的也只有几克。

2.型号及技术参数

JN-B系列扭力天平型号与技术参数见表2-51。

六、架盘天平（台秤）

架盘天平又称台秤、托盘天平、台天平。通常台秤的分度值（感量）在0.1～0.01g，它适用于粗略称量，能迅速地称出物体的质量，但精度不高，仅用于配制一般溶液时的称量。台秤的构造原理分两类：一类基于杠杆原理，另一类是基于电磁原理的电子台秤（上皿式电子天平）。电子台秤的原理与特点，见本节电子天平部分。这里仅介绍普通台秤。

台秤的构造　台秤的横梁中间有一刀口，它支承物质的质量，刀口的质量直接影响台秤的感量。台秤的横梁架在台秤底座上，横梁两边有两个盘子，横梁中部的指针与刻度盘相对应，根据指针在刻度盘左右摆动情况，可以指示台秤是否处于平衡状态。

称量方式　在称物品之前，先调整台秤的零点，将游码置于游标尺的“0”位处，检查台秤的指针左右摆动是否围绕刻度盘的中间位置。若不在中间位置，可调节台秤托盘下侧的平衡调节螺丝，使指针在刻度盘中间位置左右摆动幅度大致相等时，则台秤处于平衡状态。停止摆动时，指针即停止在刻度盘的中间位置，该位置称之为台秤的零点。零点调好后，即可称重物品。

称物品时，左盘放被称物品，右盘放砝码（10g或5g以下的质量，可用游码）。当添加砝码至台秤的指针停在刻度盘的中间位置时，台秤处于平衡状态，这时指针所停的位置称为停点。零点与停点二者之间相差在一小格以内时，砝码加游码的质量读数就是被称物品的质量。

使用台秤的注意事项：

（1）台秤要放平稳。

（2）被称的药品不能直接放在台秤的盘上，应放在称量纸、表面皿或其他容器中。吸湿性强或有腐蚀性的药品（如氢氧化钠等）必须放在玻璃容器内，快速称量。

（3）台秤不能称量热的物品。

（4）砝码只允许放在台秤盘内和砝码盒里，不能随意乱放。砝码必须用镊子夹取，不能用手拿取。

（5）称量完毕，把两个托盘叠放在一侧，以免台秤摆动。

（6）经常保持台秤的整洁，若不小心把药品或脏物撒于托盘上，应停止称量，将其清除擦净后，方能继续使用。

HC-TP11系列架盘天平型号规格及技术参数见表2-52。

七、天平的称量方法

1.直接称量法

对一些在空气中无吸湿性的试样或试剂如金属或合金等，可用直接法称量。称量时用一条干净的塑料薄膜或纸条套住被称物体放于秤盘中央，然后去掉塑料条或纸条，按照天平的使用方法进行称量。

2.固定质量称样法

在分析工作中常要准确称取某一指定质量的试样。这时可在已知质量的称量容器（如表面皿、小烧杯、电光纸或不锈钢等金属材料做成的小皿）内，直接投放待称试样，直至达到所需要的质量。此法要求试样不易吸水，在空气中稳定。称量方法如下：

在天平上准确称出容器质量，然后在天平上增加欲称取质量数的砝码，用药勺盛试样（试样要预先研细）在容器上方轻轻振动，使试样徐徐落入容器，直至达到指定质量。称完后，将试样全部转移入实验容器中（表面皿可用水洗涤数次，称量纸必须不黏附试样），配成一定浓度的溶液。

3.减量（差减）称量法

减量称量法是先称取装有试样的称量瓶的质量，再称取倒出部分试样后称量瓶的质量，二者之差即是试样的质量。此法适于称取易吸水、易氧化或易与CO2反应的物质。下面叙述称量方法。

在称量瓶中装入一定量的固体试样，盖好瓶盖，带细纱手套、指套或用纸条套住称量瓶，放在天平盘中央，称出其质量。取出称量瓶，悬在容器（烧杯或锥形瓶）上方，使称量瓶倾斜，打开称量瓶盖，用盖轻轻敲瓶口上缘，渐渐倾出样品，当估计倾出的试样接近所需要的质量时，慢慢地将瓶竖起，再用称量瓶盖轻敲瓶口上部，使粘在瓶口的试样落回瓶内，然后盖好瓶盖，将称量瓶放回天平盘上，再次称量。两次称量之差，即为倒入烧杯中试样的质量。若试样的质量不够，可照上述方法再倒、再称，次数不宜太多。如倒出试样太多，不可借助药勺把试样放回称量瓶，只能弃去重称。

若要再称一份试样，则按上述程序重新操作。

八、使用天平的注意事项

1.天平的选用原则

选用天平，主要是考虑天平的称量与分度值是否满足称量的要求，其次是天平的结构形式是否能适应工作的特点。

天平称量的选择比较简单，选择原则是被称量物体的质量既不能超过天平的最大称量，同时也不能比天平称量小得太多。这样，既能保证天平不致超载而损坏，也能保证称量达到必要的相对精度。

天平分度值的选择，其依据是称量结果精确度的要求，一方面要防止用精度不够的天平来称量，以免准确度不符合要求，另一方面也要防止滥用过高精度的天平来称量，以免造成浪费。

2.天平室的基本要求

天平室的基本要求是：防尘、防震、防湿、防止过大的温度波动和过大的气流。为此要求如下。

①天平室应远离震源、灰尘区、腐蚀性气体区和高温场所。地面应有防湿层，南方潮湿地区尤其要注意。

②天平工作台要稳固，以混凝土整块浇铸为好，台基应从地面下深层筑起，并采取必要的减震措施，台基与房屋基础隔开，台面四周与墙壁保持适当空隙。

③天平室的温度应力求稳定，温度波动不超过0.5～1℃/h，相对湿度保持在70％以下，天平室的温度一般应为10～30℃，以保持在（20±2）℃为宜。

④天平室应光线明亮、均匀、柔和。宜用荧光灯照明。室内应无明显的气流存在，应防止有害气体的侵入。天平室要注意清洁、防尘。门窗严密，最好双层窗。应有窗帘，防止日光直接照射。

3.机械天平的使用规则

①正式使用天平前，应做好一系列的准备工作：检查天平是否水平；骑码是否在零位刻线上；机械加码指数盘是否全部指零。清除秤盘和底板上的灰尘。开启天平、观察指针摆动是否正常；调整好天平空秤零点，然后制动天平。打开两边侧门5～10min。待天平内外温度趋向一致后，再正式使用天平。

②开关天平时，动作一定要轻缓平稳，绝不允许猛开猛关，要特别注意保护天平的刀口不受损伤。开启天平后，绝不允许在秤盘上取放物品或砝码，也不能转动机械加码指数盘、移动骑码，以及开关天平门。关闭摆动式天平，应在指针经过标牌中央位置时进行。天平不允许超负荷使用。

③称量时，称样物品一般不能直接放在天平秤盘上，而应用洁净的器皿（表皿、瓷皿、玻璃杯、坩埚、纸等）。盛好称样物品后，再放到天平秤盘上进行称量。吸潮物质、挥发物质、释放气体物质，应装在带盖的器皿中进行称量。不能用天平直接称量过冷或过热物体，应待物体和天平温度一致后进行称量。

④称量物体时，必须按“由大到小”的顺序选用砝码，即从大约等于被称量物体质量的砝码开始，由大到小逐渐增减砝码，直到天平实现平衡，可利用标牌读数为止。在天平达到平衡状态之前，不应将开关完全打开，即应关闭天平增减砝码。

⑤称量时，宜用镊子取放砝码和被称物体，砝码和被称物体应放在秤盘中央，应尽可能使用天平侧门，而不开启前门，以减少人体体温的影响。

⑥开启天平后，秤盘不应有持续晃荡现象，否则，应轻轻制动天平数次，让盘托消除秤盘的摇晃现象后，再完全打开天平。

⑦称量完毕后，关闭天平，取出被称物体，将砝码放回砝码盒中相应的槽内，并清点砝码数量是否齐全。机械加码指数盘应全部转至零位，骑码亦应移至零位刻线槽内。关好天平门，取下开关旋钮，切断电源，罩上防尘罩，清理天平台。

⑧同一实验应使用同一天平和砝码。

⑨潮湿天气湿度过大，在天平内放置硅胶干燥剂，干燥剂用布袋装好或置于小烧杯内，并及时更换。

⑩搬动天平时，应卸下秤盘、吊耳、横梁等部件，搬动后应检验天平的性能。

天平与砝码是国家规定的强制检定的计量量具，出厂时应符合国家有关标准。实验室使用的天平与砝码应定期（每年）请计量部门检定是否性能合格。执行强制检定的机构对检定合格的计量量具（如天平、砝码），发给国家统一规定的检定证书，或者在计量器具上加盖检定合格印章。

4.电子天平的使用规则

①应选择防尘、防震、防湿、防止过大温度波动和过大的气流的房间作天平室。在开始使用电子天平之前，要求预先开机，即要有约1/2h到1h的预热时间。如果天平一天中要使用多次，最好让天平整天开着。这样，电子天平内部能有一个恒定的操作温度，有利于称量的准确度。

②电子天平从首次使用起，应定期对其进行校准。如果天平连续使用，大致每周进行一次校准。校准必须用标准砝码。校准前，电子天平必须开机预热1h以上，并检查水平。

③称量操作时，应正确使用各控制键及功能键，选择最佳的积分时间选择器和稳定性检测器调节；正确掌握读数或打印时间，以获取最佳的称量结果。当启用去皮键作连续称量时，应避免天平过载。称量过程中应关好天平门。

④电子天平精密度高，结构紧凑，必须小心仔细地维护、保养。

电子天平应由专人保管和负责维护保养。每台天平应设立技术档案袋，用以存放产品合格证书、使用说明书、检定证书、测试记录、定期维护保养情况记录，检修情况记载等。

定期对天平的计量性能进行检测，如发现天平不合格，应立即停止使用，并送交专业人员修理。非专业人员不得擅自打开机壳，拨动机械零件和电器元件。天平经修理、检定合格后方可使用。

必须保持电子天平本身的清洁和干燥。应经常清洁秤盘、外壳和框罩，一般用清洁绸布蘸少许无水乙醇轻擦，切不可用强溶剂。天平清洁后，框罩内应放置无腐蚀性的干燥剂，如变色硅胶等。

电子天平开机后，如发现异常现象，应立即关闭天平，并作相应检查。检查电源、连线、保险丝、开关、开关门是否关好，是否超载，如检查不是上述问题，请专业人员来检修。

5.天平的管理

①天平要固定专人管理，负责定期检查、调整、维护保养天平。

②建立天平技术档案。对每一台天平除妥善保管产品说明书、历次检定合格证外，应将小修、中修、大修中的技术问题作详细记录，如修理日期、原因、故障、修复情况、调整记录等。

为了更有效地管理，每台天平还可建立使用登记卡或使用记事本，将每次使用情况如使用日期、起止时间、称何物品、称几份、称量中遇到的问题、干燥剂更换日期、使用者姓名等登记在记事本或卡片上。

③移动天平位置后，应对天平的计量性能作一全面检查。天平使用半年后，要全面整理一次，使用一年要送计量部门进行检定。

④在辅导学生进行天平称量练习时，辅导老师要认真讲解、示范并加强巡回指导，以便及时发现问题，避免因操作不当而使天平受损事故的发生。