调整 TG328 天平臂长的方法和技巧

调整 TG328 天平臂长的方法和技巧

TG328 系列机械天平是各工矿企业、科研单位试验室中常用的精密称量仪器。其检定分度值 e
等于实际分度值 d，即 e=d=0.1mg，指针下端的微分标尺通过光学器件投影在显示屏上，显示屏正
中央有一条可随调零杆左右移动的竖直刻线（其移动幅度约为 6 分度），可使之与微分标尺上的“0”
标线重合。当天平指针满偏转时的正式分度数为 100d，对应量值为 10mg。
天平检定人员在定期检修、检定过程中，经常需要对横梁不等臂性误差进行调整，即“调臂长”。
这是天平检修、调试过程中较为繁锁而又难于掌握的技术之一。
在非自动天平检定规程中对天平的横梁不等臂性误差计算公式为：
Y=±m
*
k /2S p ±[（ L 3 +L 4 ） /2– （ L 1 +L 2 ） /2] （ 1）
式中：m * k ，为交换等量砝码之后在较轻的称盘上所加的标准小砝码k的折算质量值；S p 为天
平全载分度值。
计算公式中正负号选取的规则：若小砝码加在左盘，m * k /2ep项前为正号，反之为负号。当平
衡位置L2 相对于L1 代数值增大时，则方括号前面取负值，反之取正值。
对天平检定人员来说，如果按照规程的步骤进行调整及检定，假设测得的数据如下：
秤盘上的载荷
顺序
左盘  右盘
平衡位置
1  0  0  0
2  P 1 P 2 –3.3
3  P 2 P 1 （k）  –2.1
4  0  0  0.4
从上表的数据中很难直接估算出臂长的误差是多少，必须通过计算：
Y=–m * k /2S p +（L 3 +L 4 ）/2–（L 1 +L 6 ）/2
将m * k =2.00mg及相关数据代入得：
Y =–2.000/2*0.1+（–3.3–2.1）/2–0.2
=–10–2.7–0.2
=–12.9（左臂长）
分析：由于需要使用小砝码 k，每调整一次，就要计算一次，然后再调整、再计算，费时费力。
而且这种方法没有明确的调整量，很难把握，不适合于现场检定。
笔者通过工作中的分析、总结，了一套、便捷的调整精密天平臂长的工艺方法，姑且
取名“预知法”，自一九九七年沿用至今，效果很好。下面以 TG328A 型双向标尺天平（左边重显
示负值,右边重显示正值）为例介绍如下，供大家参考。
说明：假设该天平的机械性能和其它方面的计量性能均己符合要求，只是不等臂性差。
要点一：常备一对选配好的 200g三等砝码（俗称等量砝码），两者之间的质量差值应在 0.4～1mg
之间，以 0.8mg为合适（为的是在调整TG328B及TG528 天平时也能适用）。设较重的一个为P 1 ，另
一个为P 2 ，并做好标记。
依据：检定规程中的表 4，对新生产、修理后的天平，横梁不等臂性误差 Y 的允差值为±3d。
要点二：由于调试中不再使用标准小砝码k，故m * k =0。
则式（1）简化为：
Y 1 =（L 3 +L 4 ）/2–（L 1 +L 6 ）/2 （2）
如果零位不差，由于数值较小，暂且忽略不计，则上式又可简化为：
Y 2 =(L 3 +L 4 )/2 （3）
即“不等臂性误差”值近似等于“交换等量砝码前后两次读数的代数和的一半”；
调试前的分析：
设不等臂性误差Y=0，L 1 =0，L 6 =0，
根据式（3）得Y=（L 3 +L 4 ）/2，即：L 4 =–L 3 ；
设所使用的等量砝码质量差值为 0.8mg，在Y=0，L 1 =L 6 =0 的情况下，L 3 的理想值用L 0 表示，即：
L 0 =-0.8mg÷0.1=-8d。
以此作为臂长调整的参考点。即在理想状态下L 3 的示值应为-8d，两砝码交换后，L4 的示值应
为：
L 4 =-L 3  =-（-8）=8d。
等量砝码交换前后，两次读数的值之和为：
L m =｜L 4 ｜+｜L 3 ｜=｜8｜+｜–8｜=16d
如果将P 1 、P 2 分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平后可能会出现两种情况：
（1）若示值为L 3 =-18d，则偏差值为：ΔL=L 3 –L 0 =-18–（-8）=-10d，说明左臂较长；
（2）若示值为L 3 =+2d，则偏差值为：ΔL=2–（-8）=10d，则说明右臂较长。
调试步骤：
一、首先，将空秤零位调好，即使L 1 =0.0，而且经过 2～3 次开、关，确认示值变动性不差。
二、将P 1 、P 2 分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，读取示值后关闭。
三、保持P 1 、P 2 ，用方口小扳手将右侧臂长调节螺钉向外或向内微旋（调整量的多少有赖于感
觉和经验的积累，动作力求稳、准、轻、缓，只要手指感到螺钉己被略微扳动即可），调整的原则
目标是：以-8 为原点，出多少分度就朝相反方向调多少分度。
对第（1）种情况，调整的目标值是：
L 3 后 =L 0 +∣ΔL∣=-8–（-10）=2d（±2d）；
对第（2）种情况，调整的目标值是：
L 3 后 =L 0 +∣ΔL∣=-8–10=-18d（±2d）。
（说明：之所以将目标值的公差设定为±2d，是因为考虑到臂长的允差值为±3d，以及零位影响±
1d。）
开启天平，察看调整的效果。一般需反复调整若干次，直至达到目的后关闭天平。下面以第（1）
种情况为例进行说明，第（2）种情况道理相同而方向相反。
四、取下P 1 、P 2 。调整空秤零位。按步聚（3）再次测试和调整。比如示值为：L3 3 =-10d。
五、交换P 1 、P 2 。将P 2 、P 1 分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，这时，标尺必然偏向右
边，而且其平衡点是可预知的，即：L4≈2×8d–10d≈6d，读取实际示值，比如：L4=6.2d，然后
关闭天平。
分析及判断：
1、将P 1 、P 2 分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，L 3 的读数应在-8±3d的范围内。因为
Lm=16d，
当L 3 =-11 时，L 4 约为 5，Y 2 =（-11+5）/2=-3d
当L 3 =-5 时，L 4 约为 11，Y 2 =（-5+11）/2=3d
只有控制好L 3 值的范围，才能确保Y 2 在±3d的范围之内，如果出范围值，则需重新调整。
情况（1）：L 3 的示值在范围之内，读数为：L 3 =-10d，初步估算不等臂性误差：
方法一：Y 2 =L 3 –L 30 =-10–（-8）=-2d；或用
方法二：将L 4 =L m +L 3 =16+（-10）=6d代入式（3）得
Y 2 =（-10+6）/2=-2d；
2、将P 2 、P 1 分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，读取L 4 的示值，应在（8～5）±2d范围
内，L 4 的读数估算：
L 4 =L m +L 3 =16+（-10）=6d
关闭天平。
3、取下P 2 、P 1 ，读取空秤平衡位置，关闭天平。
4、横梁不等臂性误差验算。
通过以上粗调和估算，可以初步判定横梁不等臂性误差在允许范围之内，如检定过程数据记录
如下：
秤盘上的载荷  平衡位置
顺序
左盘  右盘  L
1  0  0  0.0
2  P 1 P 2 -9.5
3  P 2 P 1 ＋6.5
4  0  0  ＋0.4
Y=（L 3 +L 4 ）/2–（L 1 +L 6 ）/2
=（-9.5+6.5）/2–0.2=–1.5–0.2=-1.7d（左臂稍长）
与不等臂性误差估算值-2d 基本相符。
情况（2）：L 3 =-6d，初步估算不等臂性误差：
方法一：Y+=L=-L 30 =-6–（-8）=2d；或用
方法二：将L 4 =L m +L 3 =16+（-6）=10d代入式（3）得
Y 2 =（-6+10）/2=2d；
如果Y 2 大于 3d，重新进行第 3～5 步调整。
2b、将P 2 、P 1 分别放在左、右两秤盘的中心，开启天平，读取L 4 的读数，应在（8～5）±2d范
围内，L 4 的读数估算：L 4 =Lm+L 3 ，
L 4 =16+（-6）=10d
关闭天平。
2c、取下P 2 、P 1 ，读取空秤平衡位置，关闭天平。
2d．横梁不等臂性误差验算
通过以上粗调和估算，可以初步判定横梁不等臂性误差在允许范围之内，检定过程数据记录如
下：
秤盘上的载荷
顺序
左盘  右盘
平衡位置
1  0  0  0
2  P 1 P 2 -6.2
3  P 2 P 1 ＋10.4
4  0  0  ＋0.2
Y=（L 3 +L 4 ）/2–（L 1 +L 6 ）/2
=（-6.2+10.4）/2–（0+0.2）/2=2.1–0.1=2.0d（右臂稍长）
与不等臂性误差估算值 2 d 基本相符。
总结：
1．按上述方法在反复调整臂时，不需调整零位，根据计算的偏差调整，有目标、有方向的进
行，直至达到要求为止，减少了反复调零的时间。
2．当P 1 –P 2 =-0.8mg，将P 1 、P 2 分别放在左、右两秤盘，只要L 3 的读数在（-11～-5）d范围内；
交换后L 4 的读数在（5～11）d范围内，就可以初步认为“不等臂性误差”基本上符合要求，可以转
入下一步检定工作。
3．此法对其它型号的 100g～500g 各级机械天平也同样适用。

本文出自：柳州钢铁（集团）公司 宁 健