檢視天平的原始碼

[[File:天平1.jpg|缩略图|天平[http://pic11.photophoto.cn/20090423/0037037037323348_b.jpghttp://pic11.photophoto.cn/20090423/0037037037323348_b.jpg 原图链接][http://pic11.photophoto.cn/20090423/0037037037323348_b.jpg 原图来源优酷网]]]
天平，一种衡器。由支点（轴）在梁的中心支着[[天平梁]]而形成两个臂，每个臂上挂着一个[[盘]]，其中一个盘里放着已知质量的[[物体]],另一个盘里放[[待测物体]]，固定在梁上的指针在不摆动且指向正中刻度时的偏转就指示出待测物体的质量。天平是一种等臂杠杆。天平是一种衡器，是衡量物体质量的仪器。它依据杠杆原理制成，在杠杆的两端各有一小盘，一端放砝码，另一端放要称的物体，杠杆中央装有指针，两端平衡时，两端的质量（重量）相等。现代的天平，越来越精密，越来越灵敏，种类也越来越多。我们都知道，有普通天平、分析天平，有常量分析天平、微量分析天平、半微量分析天平，等等。

'''中文名''':[[天平]]

'''外文名''':balance或auncel或scale

'''用    途''':测量物体质量

'''出现时间''':大约在公元前5000年以前

'''原    理''':杠杆原理

'''性    质''':衡器

==现代天平==

===定义===

天平用于称量物体质量，狭义上也叫[[托盘天平]]（实验室中多用托盘天平）。

常用的精确度不高的天平，由托盘、[[指针]]、横梁、[[标尺]]、游码、[[砝码]]、[[平衡螺母]]、分度盘等组成。分度值一般为0.1或0.2克。

一种衡器。由支点（轴）在梁的中心支着天平梁而形成两个臂每个臂上挂着一个盘，其中一个盘里放着已知重量的物体另一个盘里放待称重的物体，固定在梁上的指针不摆动且指向正中刻度时的偏转就是待称重物体的重量。

===使用注意事项===
[[File:天平2.jpg|缩略图|天平[http://www.hengping.com/FileUpLoad/ProductInfosFile/636615525576774501_1.jpg 原图链接][http://www.hengping.com/FileUpLoad/ProductInfosFile/636615525576774501_1.jpg 图片来源优酷网]]]
1.要放置在水平的地方。

2.使用前要使天平左右平衡（游码必须归“0”平衡螺母向相反方向调，使用口诀：左高端，向左调）。

3.砝码不能用手拿要用镊子夹取。千万不能把砝码弄湿、弄脏（这样会让砝码腐蚀生锈，[[砝码]]质量变大，测量结果不准确），游码也要用镊子拨动。

4.被测物体的质量不能超过天平量程或低于天平游码最小刻度。

5.潮湿的物体和[[化学药品]]不能直接放在天平的盘中。

6.称量时注意左物右码（[[游码示值]]以左边对齐刻度线为准）。

7.称量后要把游码归零，砝码用镊子放回砝码盒。

===天平的组成===

普通标牌天平 主要由立柱、横梁、吊挂系统、底座和制动装置组成。立柱垂直固定在底座上，用以支撑横梁。立柱下部装有分度牌，顶部装有托架，在天平不工作时支托横梁。在横梁中部装有一把中刀。天平工作时，中刀搁置在与升降杆顶端连接的刀承上，作为支点。中刀两边装有两把边刀，分别作为重点和力点，起承受和传递载荷的作用。中刀下横梁底面装有指针，指针上固定有可上下移动以调节横梁重心位置的重心砣，它起调整天平灵敏度的作用。
[[File:天平3.png|缩略图|天平[http://www.kdkjyq.com/data/images/product/20161225220751_683.png 原图链接][http://www.kdkjyq.com/data/images/product/20161225220751_683.png 图片来源优酷网]]]
横梁顶部刻有分度标尺，标尺上有一移动游码。横梁两端还装有可调整天平空载平衡位置的平衡螺母。

吊挂系统包括小吊环，挂盘架和秤盘。挂盘架吊挂在小吊环吊钩上，两把边刀分别通过小吊环承受秤盘砝码和被称物的重力。

底座装有两个调整天平水平的螺旋调整脚，底座上面还安置有水准器以显示天平水平度。调整水平是为避免天平不水平而产生称量误差。

制动装置主要由开关旋钮、开关轴和偏心凸轮（或连杆）组成。转动旋钮使凸轮（或偏心连杆）偏转一定角度，即可使立柱中的升降杆上下移动，通过中刀承将横梁托起或落下，以开启或关闭天平。

托盘天平原理——罗伯威尔（Roberval）机构

秤盘安放在横梁两边刀上方的盘架上，秤盘和托盘架重心高于横梁支点。砝码或被称物在处于秤盘前后位置时会引起秤盘盘架和横梁前后倾侧，在处于秤盘左右位置时会引起秤盘盘架的左右倾倒。为克服此缺点，架盘天平采取了加长中刀、边刀和加宽刀架的措施，并在结构设计上采用了[[罗伯威尔]]（Roberval）机构。在罗伯威尔机构中，杆杆AB、A′B′与纵杆AA′、BB′、支柱EE′铰链连接，组成两个相等的平行四边形AA′E′E和EE′B′B。当大小相等的力P、P′分别作用于左右横臂上时，对支柱来说，即使作用的位置不对称，也能水平地平衡。无论AB如何倾斜，AA′、BB′都与支柱EE′平行。从EE′的左侧来看，当将与纵杆AA′的距离为d的力P作用于横臂上时，就有一个与P大小相等、方向相同的力作用于A和A′点;同时，有一个值为P·d的转矩作用于纵杆AA′，从而在A点将杠杆拉向左侧，而在A′点将杠杆推向右侧。但由于杠杆受到EE′点的限制，在A、A′上将分别产生大小相等、方向相反的[[反作用力]]f、f′，从而形成一个与P·d相等的[[反向转矩]]f·s（f′·s），结果P·d转矩被f·s（f′·s）所平衡。最后，在A、A′上只有与P相等的力起作用，而与P在横臂上的作用位置d无关。这种情况在EE′的右侧也完全相同。

这种结构的巧妙运用（如图），使得使用者在使用时不用把砝码放在托盘的中心，即可得到准确的测量值。 <ref>[机械天平的计量性能分析及故障处理 李海燕; 句晓东 中国计量 2017-11-10]</ref> 

===天平的分类===

有狭义和广义之分。狭义的天平专指双盘等臂机械天平，是利用等臂杠杆平衡原理，将被测物与相应砝码比较衡量，从而确定被测物质量的一种衡器。广义的天平则包括双盘等臂机械天平、单盘不等臂机械天平和电子天平3类。

双盘等臂机械天平 一般按结构分为普通标牌天平、微分标牌天平和架盘天平3种。也可按用途分为检定天平、分析天平、精密天平和普通天平4种。
检定天平是计量部门、商检部门或其他有关部门或工厂专门用来检查或校准砝码的天平。

分析天平是用于化学分析和物质精确衡量的高准确度天平。在大多数情况下，这类天平的最小分度值都小于最大称量的 10-5。分析天平可按衡量范围和最小分度值分为常量天平（称量和最小分度值分别为100～200g和0.01～1mg）、半微量天平（30～100g和1～10g）、微量天平（3～30g和0.1~1g）和超微量天平（3～5g和0.1g以下）。

精密天平广泛应用于各种物质的精密衡量，其最小分度值通常为最大称量的10-5～10-4。

普通天平用作物质的一般衡量。最小分度值等于或大于最大称量的10-4。  

==特殊天平==

===微分标牌天平===

结构与普通标牌天平相似，不同的是：①横梁指针下端装有微分刻度牌。②立柱下端装有用以放大并在投影屏上显示微分读数值的电光系统。③吊挂系统增加了套筒式空气阻尼器，称量时能使横梁迅速停止摆动，便于定点准确读数。④在天平外框罩上装有凸轮杠杆式或其他形式的部分量程机械加码（一般为10～999mg）或全量程机械加码装置，以代替人工加码。微分标牌天平的最小分度值一般都在0.1mg以上，准确度也比普通标牌天平高。

===架盘天平===

一种双托盘天平。秤盘安放在横梁两边刀上方的盘架上，秤盘和托盘架重心高于横梁支点。砝码或被称物在处于秤盘前后位置时会引起秤盘盘架和横梁前后倾侧，在处于秤盘左右位置时会引起秤盘盘架的左右倾倒。为克服此缺点，架盘天平采取了加长中刀、边刀和加宽刀架的措施，并在结构设计上采用了罗伯威尔（Roberval）机构。在罗伯威尔机构中，杆杆AB、A′B′与纵杆AA′、BB′、支柱EE′铰链连接，组成两个相等的平行四边形AA′E′E和EE′B′B。当大小相等的力P、P′分别作用于左右横臂上时，对支柱来说，即使作用的位置不对称，也能水平地平衡。无论AB如何倾斜，AA′、BB′都与支柱EE′平行。从EE′的左侧来看，当将与纵杆AA′的距离为d的力P作用于横臂上时，就有一个与P大小相等、方向相同的力作用于A和A′点;同时，有一个值为P·d的转矩作用于纵杆AA′，从而在A点将杠杆拉向左侧，而在A′点将杠杆推向右侧。但由于杠杆受到EE′点的限制，在A、A′上将分别产生大小相等、方向相反的反作用力f、f′，从而形成一个与P·d相等的反向转矩f·s（f′·s），结果P·d转矩被f·s（f′·s）所平衡。最后，在A、A′上只有与P相等的力起作用，而与P在横臂上的作用位置d无关。这种情况在EE′的右侧也完全相同。

===阻力天平===

在梁上挂上专门的阻力盒使天平的摆动能迅速停止。

===单盘不等臂机械天平===

也是以杠杆平衡原理设计的。工作时，在加上被衡量物体后，减去悬挂系统上的砝码，使横梁始终保持全载平衡状态。所减砝码质量加上微分度牌读数值，就是被衡量物体的质量。

===电光阻力天平===

利用游标原理，能比较准确地读出指针的位置。

===上皿天平===
[[File:天平4.jpg|缩略图|天平[http://www.hengping.com/FileUpLoad/ProductInfosFile/636614552754028567_1.jpg 原图链接][http://www.hengping.com/FileUpLoad/ProductInfosFile/636614552754028567_1.jpg 图片来源优酷网]]]
秤盘在上侧灵敏度较低。

===电子天平===

它是传感技术、模拟电子技术、数字电子技术和微处理器技术发展的综合产物，具有自动校准、自动显示、去皮重、自动数据输出、自动故障寻迹、超载保护等多种功能。电子天平通常使用电磁力传感器（见称重传感器），组成一个闭环自动调节系统，准确度高，稳定性好。。当秤盘上加上被称物时，传感器的位置检测器信号发生变化，并通过放大器反馈使传感器线圈中的电流增大，该电流在恒定磁场中产生一个反馈力与所加载荷相平衡；同时，该电流在测量电阻Rm上的电压值通过滤波器、模/数转换器送入微处理器，进行数据处理，最后由显示器自动显示出被称物质量数值。<ref>[天平砝码检定精度探析 万蕾 科学技术创新 2017-10-15]</ref> 

==使用方法==

1.要放置在水平的地方。游码要归零。

2.调节平衡螺母（天平两端的螺母）调节零点直至指针对准中央刻度线。

3.左托盘放称量物，右托盘放砝码（左物右码）。根据称量物的性状应放在玻璃器皿或洁净的纸上，事先应在同一天平上称得玻璃器皿或纸片的质量，然后称量待称物质。

4.添加砝码从估计称量物的最大值加起，逐步减小。托盘天平只能称准到0.1克。加减砝码并移动标尺上的游码，直至指针再次对准中央刻度线。

5.过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称（或在特殊器皿中称量）。

6.物体的质量 =砝码重量+游码所显示的度数

7.取用砝码必须用镊子轻拿轻放，取下的砝码应放在砝码盒中，称量完毕，应把游码移回零点。

8.称量干燥的固体药品时，应在两个托盘上各放一张相同质量的纸，然后把药品放在纸上称量。

9.易潮解的药品，必须放在[[玻璃器皿]]上（如：小烧杯、表面皿）里称量。

10.砝码若生锈，测量结果偏小；砝码若磨损，测量结果偏大。 

==使用注意==

1.事先把游码移至零刻度线，并调节平衡螺母，调节平衡螺母时最好用镊子，使天平左右平衡。

2.右放砝码，左放物体。

3.砝码不能用手拿，要用镊子夹取。在使用天平时游码也不能用手移动。

4.过冷过热的物体不可放在天平上称量。应先在干燥器内放置至室温后再称。

5.加砝码应该从大到小，可以节省时间。

6.在称量过程中，不可再碰平衡螺母。 

==视频==

空气真的有重量吗?将它放到天平秤上试试看!

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==参考文献==
{{Reflist}}

[[Category:484 機械業；電機資訊業]]