分析天平是化學實驗室的常用儀器之一，在一些需要高精度稱量樣品的實驗中，分析天平起著至關重要的作用。
關于分析天平
分析天平(Analytical balance)一般是指能精確稱量到±0.0001g的天平，它是比臺秤更為精確的稱量儀器。有多種類型：電子分析天平(電子天平)、單盤分析天平、電光分析天平等。
分析天平的原理
分析天平分為好幾種，機械式、電子式、手動式、半自動式、全自動式等等。 其中機械天平根據(jù)杠桿原理，當天平達平衡時，物體的質(zhì)量即等于砝碼的質(zhì)量。 而電子分析天平是基于電磁力平衡原理設計制造的，應用了現(xiàn)代微電子技術和高精度傳感技術，因稱出的是重量，需要利用電子裝置完成電磁力補償?shù)恼{(diào)節(jié)。 電子分析天平的核心思想是：用一個電磁力來平衡被稱物體所受的重力，并通過測量產(chǎn)生該電磁力所需的電流大小，來精確計算出物體的質(zhì)量。
其工作原理可以分解為以下幾個步驟：
1、載荷與重力
當物體被放在天平的秤盤上時，物體受到地球重力（G = m × g）的作用，這個力會向下施加于天平的稱重傳感器上。
2、位移檢測
稱重傳感器（一個類似于杠桿的結構）在重力作用下會發(fā)生極其微小的形變或位移。這個微小的位移會立即被一個位移檢測器（通常是一個光電傳感器）捕捉到。傳感器檢測到位移后，會將該信號發(fā)送給控制電路。
3、電磁力補償
控制電路接收到“發(fā)生位移”的信號后，會立即向稱重傳感器上的一個線圈（稱為“補償線圈”）通入一個精確控制的電流。根據(jù)通電導線在磁場中受力的原理（洛倫茲力），這個線圈會在一個磁鐵產(chǎn)生的磁場中產(chǎn)生一個向上的電磁力（F）。
4、力平衡
控制電路會持續(xù)調(diào)節(jié)流入線圈的電流大小，直到所產(chǎn)生的向上電磁力（F）與物體向下的重力（G）大小相等、方向相反。此時，杠桿系統(tǒng)恢復到最初的平衡（零位）狀態(tài)。
5、質(zhì)量計算
根據(jù)物理學原理，在平衡狀態(tài)下有：F = G
而 F = B × L × I （其中B是磁感應強度，L是導線長度，I是電流。對于一臺制造好的天平，B和L是固定常數(shù)）。
重力 G = m × g （其中m是物體質(zhì)量，g是當?shù)刂亓铀俣龋?/span>
因此有：B × L × I = m × g
可以推導出：m = (B × L / g) × I
由于B、L和g都是常數(shù)，所以物體的質(zhì)量m與補償電流I成正比。天平只需精確測出這個電流值I，再乘以一個事先校準好的比例常數(shù)，就能直接計算出物體的質(zhì)量，并顯示在屏幕上。
電子分析天平的主要特點：
精度高：采用電子反饋系統(tǒng)，反應迅速，精度可達0.1mg或更高。
直接讀數(shù)：結果直接數(shù)字顯示，無需人工計算。
功能豐富：具備去皮、計件、百分比稱量、統(tǒng)計計算等多種功能。
操作簡便：稱量速度快。
分析天平稱量步驟
(1)按下ON/OFF鍵,接通顯示器;
(2)等待儀器自檢。當顯示器顯示零時，自檢過程結束，天平可進行稱量;
(3)放置稱量紙，按顯示屏兩側的Tare鍵去皮，待顯示器顯示零時，在稱量紙加所要稱量的試劑稱量。
(4)稱量完畢，按ON/OFF鍵,關斷顯示器。
分析天平的使用注意事項
在使用分析天平時，有時不多加注意就容易毀壞分析天平，以下有幾點事項，希望大家在使用時稍加注意。
(1)稱量物體不得超過天平的載荷。
(2)開關天平要輕緩，以免震動損壞天平的刀口。
(3)天平應放在牢固的水平臺上，避免震動。避免陽光照射，保持干燥，防止腐蝕性氣體的侵襲。
(4)天平箱內(nèi)應保持清潔。稱量的樣品不得直接放在天平盤上，以免污染儀器。不要在天平上稱量熱的或散發(fā)腐蝕性氣體的物質(zhì)。
分析天平的核心性能特點
1.很高的精確度和靈敏度??
•精確度??：這是分析天平最根本的特點。其稱量精度通常達到??0.1mg（萬分之一克）??，高精度型號甚至可以達到??0.01mg（十萬分之一克）??或更高。這與只能達到0.1g或0.01g精度的普通電子臺秤有數(shù)量級的區(qū)別。
•靈敏度??：指天平對微小質(zhì)量變化的響應能力。即使被稱量物質(zhì)量發(fā)生極微小的變化（如零點幾毫克），也能迅速、準確地檢測并顯示出來。
2.??采用電磁力平衡傳感器??
•現(xiàn)代分析天平絕大多數(shù)是電子式的，其核心是??電磁力平衡傳感器??。當天平盤上加載物品時，傳感器會產(chǎn)生一個電磁力來抵消物品的重力，從而保持平衡。測量這個電磁力的大小即可換算出質(zhì)量。
•這種原理沒有機械磨損，響應速度快，穩(wěn)定性好，并且可以實現(xiàn)??全自動校準??。
3.配備多種稱量功能和應用程序??
•為滿足復雜的實驗需求，通常內(nèi)置豐富的軟件功能，例如：
•單位轉換??：可在克、毫克、盎司、克拉、克拉（珠寶）、斤/兩（中文型號）等之間一鍵切換。
•??凈重求和??：可連續(xù)添加樣品并自動累加重量。
•百分比稱量??：用于計算樣品占參考物質(zhì)量的百分比，常用于配方計算。
•動態(tài)/動物稱量??：專門用于稱量不穩(wěn)定（如液體）或活體樣品（如小鼠）的模式，通過計算平均值來得到穩(wěn)定讀數(shù)。
•統(tǒng)計功能??：可進行多次稱量的統(tǒng)計計算（平均值、標準偏差等）。
•密度測定??：配合密度組件，可自動計算固體或液體的密度。
4.防風罩設計??
•分析天平必須配備??透明的防風罩（或稱防風玻璃門）??。因為空氣流動、操作者呼吸等產(chǎn)生的微小氣流都會對毫克級的測量結果造成顯著干擾。防風罩的作用就是創(chuàng)造一個穩(wěn)定的微型稱量環(huán)境，確保讀數(shù)準確。
5.嚴格的環(huán)境要求??
•避震??：極其微小的振動（如腳步聲、桌面晃動）都會影響精度。因此必須放置在??穩(wěn)定的防震工作臺??上，如大理石臺面或專用的防震天平臺。
•水平??：天平底座裝有水平泡，使用前必須通過調(diào)節(jié)底腳確保天平處于絕對水平狀態(tài)，否則重力分量會影響測量結果。
•溫濕度恒定??：溫度變化會導致樣品和天平部件熱脹冷縮；濕度變化可能導致樣品吸潮或靜電積累。這些都會引入誤差。理想環(huán)境應保持溫度穩(wěn)定、濕度在45%-60%左右。
•??防靜電、防磁場??：靜電和強磁場會干擾電磁傳感器的正常工作。
6.校準與合規(guī)性??
•內(nèi)部校準??：有的分析天平內(nèi)置??自動校準砝碼??，用戶可一鍵觸發(fā)，天平自動完成校準，非常方便且避免了人為誤差。
•外部校準??：需使用??經(jīng)過計量認證的高等級標準砝碼??進行手動校準。
•??合規(guī)性??：許多分析天平設計符合??GLP/GMP??等規(guī)范，可自動輸出并打印包含時間、日期、天平ID、校準數(shù)據(jù)等信息的報告，滿足審計和質(zhì)量管理體系的要求。
分析天平主要應用領域
正是基于以上特點，分析天平被廣泛應用于一切需要??精密稱量??的領域：
1、科學研究??：化學、生物學、物理學等實驗室的基準試劑配制。
2、pharmaceuticals??：藥品研發(fā)和生產(chǎn)的原料稱量。
3、化學工業(yè)??：精細化工產(chǎn)品的配方分析。
4??、食品行業(yè)??：營養(yǎng)成分分析、添加劑檢測。
5、珠寶首飾業(yè)??：貴金屬和寶石的精確稱重。
6、高等教育??：大學化學、生物實驗教學。
樣品展示圖例：
總之，分析天平是實驗室用于精確稱量物質(zhì)質(zhì)量的精密儀器，其精度可達0.1毫克甚至更高。它基于電磁力平衡原理，稱量時物體所受重力被傳感器產(chǎn)生的電磁力抵消，從而測得質(zhì)量。為保證精度，其配有防風玻璃罩以隔絕氣流擾動。它廣泛應用于化學分析、藥物配制、科研等需要超精密稱量的領域，是定量實驗的基礎工具。
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更新時間：2025-10-27
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