标准砝码、砝码、天平砝码的磁性是怎么回事
标准砝码、砝码、天平砝码的磁性是怎么回事
电子天平是采用高精度传感器借助电磁力补偿达到平衡，并通过功能的微处理器和高性能a/d转换器，实现快速、准确地测量。由于它在衡量过程中采用的是电磁平衡的原理，即在天平失衡的情况下，通过内部线圈中电流大小的改变使天平重新达到平衡，因此在天平的周围会产生一个较强的电磁场。而砝码多采用不锈钢制造，如果电子天平的电磁屏蔽不好，砝码的剩磁过大，将会造成处于该电磁场中的砝码被磁化，被磁化后的砝码不仅直接影响到以后的质量量值传递，还会干扰天平的正常使用。为了避免和减小砝码磁性对质量量值的影响，目前有两个解决方案:一是做好电子天平的电磁屏蔽，减少漏磁，但这种方案会天平的制造成本；二是提高砝码的抗磁性能，选用磁化率较低的不锈钢材料生产砝码。
受当时测量手段和对砝码磁性在量值传递中影响认识的局限性所限，我国现行的jjf2053-1990《质量计量器具》检定系统和jjg99-1990《砝码(试行)》检定规程，对砝码的磁性没有提出具体的技术指标要求，只在检定系统中提到各等砝码均须采用“非磁性不锈钢制造”。
正式颁布的1994年版建议r111《e1等、e2等、f1等、f2等、m1等、m1-2等、m2等、m2-3等、m3等砝码》给出了e1等到f2等砝码磁化率的技术指标，但没有给出测量方法，可见当时上对砝码磁化率问题已经给予了的重视。近年来随着对该项建议的逐步完善，增加了有关砝码磁性的章节，明确了*磁化强度、磁化率的技术指标，并详细地给出了有关砝码磁性的测量方法。由此可见砝码的磁化率在量值传递中的性。
在实际工作中，无论是量值传递还是一般的衡量，砝码都是在电子天平或机械天平上使用。如果砝码本身的磁性过大，不仅对衡量结果造成不可预计的误差，甚有可能磁化所用的衡量仪器，进而对其他砝码造成影响。
由于砝码的磁性在衡量过程中对衡量结果将产生无法预计的影响，对它的控制就显得非常。经过几十年的观察、考核，我们在质量量值传递过程中已经发现有的一等标准砝码在电子天平和机械天平上的检定结果差异很大。但由于没有相应的测量设备和手段，我们无法确定其磁化率或*磁化强度的具体量值，只能利用国内现有设备对砝码原材料进行测量，得到的数据非常有限。鉴于对成型砝码磁化率测量的紧迫性，《砝码》检定规程起草单位计量科学研究院质量实验室引进了一台由bipm研制的砝码磁化率测量仪，可以实现对成型砝码进行无伤害磁性测量。
该套磁化率测量设备采用了建议r111修改草案中提出的测量原理，通过测量砝码在*强磁铁的磁场梯度中所受的力，来确定弱磁砝码的磁化率和*磁化强度。为了避免砝码被放置在高强磁场中可能会导致被*磁化，建议中砝码底面和磁铁之间的距离z0设置少为22mm。这样既可以使天平感应到由样品磁化率而产生的变化，又可以避免被磁化。
设备引进后，我们对使用中的公斤工作基准砝码、一等克组标准砝码进行磁性检测，其中包括计量科学研究院质量室、密度室、标准物质研究、北京市计量科学研究所、304所、湖北省计量测试技术研究院等单位，公斤工作基准砝码4个，一等克组标准砝码9套。同时我们还对山东生产的jf1不锈钢材料的砝码和常熟金羊砝码仪器有限公司生产的不锈钢材料的砝码进行了检测。检测结果见表1、表2。
表2中几个生产厂家生产的新型不锈钢材料的砝码，其磁化率在0.0003～0.004之间，可以满足oiml r111建议的要求。建议中规定:对于e1等砝码，标称质量≥20g时，磁化率小于0.02；2g≤标称质量≤10g时，磁化率小于0.06；标称质量≤1g时，磁化率小于0.25；对于e2等砝码，标称质量≥20g时，磁化率小于0.07；2g≤标称质量≤10g时，磁化率小于0.18；标称质量≤1g时，磁化率小于0.9。而表1给出的原工作基准砝码和一等标准砝码的测量结果却让人担忧。45号公斤工作基准砝码是计量科学研究院质量实验室一直承担一等、e2等量值传递的砝码，其磁化率为0.1140，过建议规定的6倍，因该室在hk1000mc天平上使用，故未对量值传递造成影响。被测的9套一等克组标准砝码，只有3套满足oiml r111建议的规定，其他砝码都存在不同程度的差。差大的是标称值为1kg的砝码，磁化率为1.8482，出大允许误差近26倍。
这仅仅是非常有限的实验，但可以基本反映出原有砝码材料在磁性上的问题。它提醒我们在质量量值的传递和天平砝码的日常使用过程中应对砝码磁性问题特别加以关注。砝码磁化率的实验还要具有更大的普遍性，以积累更多的数据。基于目前的实验结果，我们建议依据建议给出的磁性指标划分原一等标准砝码的准确度级别，以确保质量量值传递的准确、可靠。
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正式颁布的1994年版建议r111《e1等、e2等、f1等、f2等、m1等、m1-2等、m2等、m2-3等、m3等砝码》给出了e1等到f2等砝码磁化率的技术指标，但没有给出测量方法，可见当时上对砝码磁化率问题已经给予了的重视。近年来随着对该项建议的逐步完善，增加了有关砝码磁性的章节，明确了*磁化强度、磁化率的技术指标，并详细地给出了有关砝码磁性的测量方法。由此可见砝码的磁化率在量值传递中的性。
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