摘 要：电子天平是生物实验室中最常用的计量仪器，但是其使用往往并不规范，本文结合本实验室经验就电子天平的原理、校准、正确使用与保养提出意见和建议。尤其强调了天平校准中的满量程校、准偏载检验、线性检定、重复性检定以及预热、运动和位置对电子天平称量的影响。
关键词：电子天平；校正；实验室管理
中图分类号：TH715.1+16 文献标识码：A 文章编号：1006-4117（2011）09-0324-02
电子天平是实验室中重要的精密计量仪器，在各行各业中均起到不可替代的作用，生物学实验各种试剂的配制都需要用到电子天平，可以说电子天平是实验室科学的基础计量仪器，电子天平的精密与否、使用规范与否是实验数据精确、实验成功的根本保障。
随着时代的进步，科技的发展，电子天平由于其可直接称量、称量中不要砝码、快速平衡，直接显示读数，各种编程称量、精确快速等特点已经全面替代了传统天平，在生物实验中普遍使用。但是，电子天平作为一种贵重仪器，其价格昂贵，且较为娇贵温度、湿度、阳光、电磁环境等对其称量均有影响。保养和使用中如达不到各种要求将直接降低电子天平的精度和使用寿命。如果维护不及时将影响正常的实验科研工作，做好电子天平的日常保养和维护工作就显得尤为重要。
一、电子天平的原理及组成
电子天平的主要由：电源、电磁力平衡式、秤盘、传感器、光电传感器、控制电路、键盘和显示器组成。电子天平是基于切割磁力线感应电流的电磁平衡原理设计的计量仪器。天平空载时，电磁力平衡式传感器处于平衡状态。当秤盘上承载待称量物时，在重力的作用下，使秤盘的位置发生相应变化，此时位置检测器感应此变量，经过PID调节器和放大装置将此变量转换成线圈中的电流信号，并在采样电阻上转换成与此负荷相应的电压信号（通过标准砝码标定），再通过信号转换器经过处理后显示在显示屏上。由电子天平的原理可以看出，影响其工作原理的一切因素都是需要避免的，因此气流、气温、湿度、电磁环境等都需要注意。
二、电子天平的校准
任何电子天平使用前都需要校准，在频繁使用期间也需要定期进行校准。各种天平的校准方式不同，有的高级电子天平（如梅特勒-托利多、赛多利斯等厂家的高端型号）具有内部砝码校准系统，具有自动化程度高，精确度高等特点，但由于搭载此系统的天平过于昂贵，因此这里介绍一下普遍使用的外部砝码校准方式。在校准前，首先要满足天平称量的基本条件：防尘、温度恒定、适度适宜，另外天平应该放在坚固稳定的实验台上（梅特勒公司推荐使用至少1公分厚的大理石台面作为称量台）调平，同时天平周围不能通风（尤其避免空调和电扇）否则会造成天平轻微晃动指数不能稳定的情况。天平标定前需至少预热30分钟（视具体型号而定）已达到稳定。按照不同量程精度、不同精度的电子天平，根据实验室自身条件和要求选择不同大小、不同等级的标准砝码（不同标准的砝码往往价格差别很大、如非强制认证或者作为极精确计量不必选择高阶砝码）。精确的电子天平校准应该包括，四角误差检验、线性检定、重复性检定等：
（一）满量程校准：指的是将适合天平满量程的砝码放在称量盘的正中间，按下相关校正按键调整读数与目标砝码一致。
（二）偏载检验(四角误差检验)：偏载检验(四角误差检验)是指各偏载点示值与中心点示值之差的最大者。在称量盘四角和中心位置采用去皮回零的方法测量同一砝码，每个偏载点与中心位置的测量差值就是该点偏离中心点的四角误差。如出现四角误差，一般为称量盘老化或者污染，更换称量盘，或者检查称量盘放置是否稳定。
（三）线性检定(天平各载荷点的最大允许误差检定)：选择5点，逐点比较各测试载荷点的示值与相应载荷的约定值之差是否超过相应载荷时的最大允许误差，以此来评估天平的线性。如线性出现问题需要重新标定线性。
（四）重复性检定：天平的重复性测定要在空载和加载状态下进行，加载的载荷有两种——一种是全载，一种是半载，要求分别对加载和空载进行读数，每加一次载荷，应返零一次。每次读数均应在合理的误差范围之内。
三、电子天平使用过程中三个值得注意的因素
（一）电子天平必须预热
由于电子天平的称量原理是作平衡，一旦天平失去平衡，内部结构会利用电磁力将天平重新拉回平衡。而拉回平衡的这个电磁力，是由流经线圈中与物体质量成正比。因此整个天平的内部温度。天平内部的磁钢达到平衡才能产生稳定的电磁力，使称量稳定精确、而只有经过充分预热，才能使磁钢达到热平衡，此阶段完成天平才达到平衡，随后才能利用“去皮”键使显示回零，此时天平才真正处于工作状态。
此外，一般的电子天平都没有类似普通仪器的电源开关，只要插上电源天平就已处于预热状态，事实上，电子天平上的“on/off”键只是显示器开关，因此频繁使用的天平不必拔掉电源看，尤其是高精度的电子天平，在条件许可的状态下，可长期保持通电使天平始终处于预热状态（高精度天平的预热往往时间更长）。
（二）电子天平的“运动”
电子天平预热过后，也不要立即称量，应该通过加载/卸载砝码（将最大称量砝码加载到秤盘上，然后卸载、反复十次左右）的方式“活化”天平的传感器簧片——电子天平的传感器通常由数个簧片构成，以此进行力的传递。不使用时传感器是处于休眠状态，簧片也处于休眠状态，若这时进行称量，将往往会引起称量时重复性差、回零不佳，稳定性差、读数久久不能稳定等。
（三）位置对电子天平的影响
由于电子天平的称量原理，称量的是物体的质量、而不是重量，在地心引力的作用下，任何一个有质量的物体其重量都会受到重力加速度的影响，而地心引力的位置效应是不同的，甚至同一物体在一楼和五楼（随高度的变化）的称量值都是不一样的。这使得标定过的天平最好不要随意挪动，如果万不得已非要移动天平，最好对移动后的天平进行重新调零和校准。
四、电子天平的维护和注意事项
（一）防尘
由于电子天平的传感器是由簧片连接称量盘传递压力的，在此一系列的活动部件中，传感器不是一个封闭的环境，而是由外壳、线圈、极靴和磁钢组成的一个高敏感高精度的部件，一般位于称量盘下方（个别高端产品例外）。因此我们一定要注意防尘，定期清理天平室和防风罩内的卫生，更重要的是尽量避免称量粉末的洒落，如果发现有称量物洒落应及时用毛刷清理干净。
（二）电子天平外部的清洗
外部清洗时不要使用强力清洗剂（防止腐蚀外壳），应使用清水沾湿的毛巾擦洗（注意不要让液体渗到仪器内部），随后以干毛巾擦干。称样时落在天平罩里的物品或粉末，必须用天平标配的软毛刷除去。
（三）设置专用的天平室
专业的天平称量室应该具有防尘、稳定、不受阳光的直射、远离暖气与空调、远离磁场、避免振动、尘埃和腐蚀气体等。电子天平经过一段时间的使用后后最好做一下内部构件的除尘，这种工作一定要由专业的维修工程师操作。一般需要联系维修中心，费时费力，因此一定要注意天平的防尘和正确操作等工作，由于灰尘无处不在，电子天平的放置环境非常重要，最好经常清扫，避免通风，尽量减少灰尘的产生。此外在称量中还应注意以下两点：1、称量具有腐蚀性和易挥发的物体时，要盛放在密闭的容器（小试管、小容量瓶）中，以免腐蚀传感器，损伤天平。2、子天平在长时间不使用时应隔一段时间通一次电，预热1到2小时，以保持电子元器件干燥。
作者单位：商丘师范学院生命科学系
作者简介：马亢（1983— ），男，回族，河南省商丘市人，商丘师范学院生命科学系，实验员，助教，理学硕士，研究方向：生物化学与分子生物学，实验室管理；周庆峰（1978— ），男，汉族，辽宁省盘锦市人，商丘师范学院生命科学系，科研处副处长，副教授；学位：医学博士；研究方向：生物化学与分子生物学，生物医学。
