机械双盘天平计量性能故障的调修探讨

引言：机械双盘天平是一种精密计量仪器，其计量性能直接决定实验数据的准确性。随着长期使用，天平可能出现灵敏度下降、示值波动或异常现象，影响测量精度。本文从天平计量性能出发，重点分析灵敏度调修、示值变动性以及故障调修方法，为实验室日常维护和故障处理提供参考。

一、天平灵敏度的调修

（一）天平灵敏度概述

天平灵敏度是衡量仪器对微小质量变化响应能力的关键指标。摆针在质量变化作用下的位移幅度反映了天平的敏感程度。灵敏度高的天平可以准确显示微小质量差异，而灵敏度不足则容易导致称量误差增加[1]。灵敏度水平受天平结构设计影响，包括杠杆长度、摆线弹性以及支点摩擦情况。杠杆设计合理、支点摩擦小、摆针动作灵活时，天平响应速度快，示值稳定。若灵敏度不均衡，则左右盘的响应差异可能导致称量不平衡，使同一质量在不同盘上显示差异，影响称量准确性。正确理解灵敏度概念是天平调修和维护的基础。

（二）天平灵敏度变化的原因

天平灵敏度在使用过程中可能发生变化，原因既有机械因素，也有外部环境因素。机械因素包括杠杆失调、支点磨损、摆针变形及调节螺钉松动，这些问题会改变天平受力平衡，使响应幅度减小或左右不一致。外界因素如实验室温度波动、空气流动、振动干扰也会引起摆针微幅抖动或延迟，影响灵敏度稳定性。此外，长时间使用导致弹簧和摆线疲劳，弹性减弱，响应速度下降，也会造成灵敏度下降。定期检测各机械部件和环境条件，有助于保持天平性能稳定，防止灵敏度异常影响测量结果。

（三）天平左右灵敏度不一致的调修

左右灵敏度不一致主要表现为同一微小质量在不同盘上示值偏差明显，或者摆针偏向某一侧，难以居中。解决此问题时，需要先检查杠杆是否平衡，支点摩擦是否均匀，以及弹簧张力是否匹配。通过微调杠杆平衡螺钉、校正支点和弹簧位置，摆针动作可以恢复灵活性，左右盘响应趋于一致。在调修过程中，调整幅度应小，次数可多，保证每次调整都不会导致过度偏移。最终目标是空载摆针居中，施加微小质量时能够产生明显位移，并且左右盘示值保持一致，确保称量精度和稳定性。

二、天平示值变动性调修

（一）外界影响造成的示值变动

机械双盘天平在称量过程中对外界环境非常敏感，空气流动、温度波动、地面振动以及电磁干扰都会导致示值波动。空气流动会产生微小气压变化，使摆针发生抖动或偏移；温度变化会引起天平部件热膨胀，从而改变杠杆平衡和弹簧张力；地面振动则会直接影响支点稳定性，导致摆针忽动忽停；电磁干扰可能作用于天平金属部件，使摆针产生偏转。为了减少示值波动，天平应放置在平稳且远离振动源的桌面上，避免靠近磁性物体或强光源，实验室温度应保持恒定，并配备防风罩或屏障以减缓空气扰动，从而保持称量结果的稳定性和重复性。

（二）天平自身引起的示值变动性

杠杆支点摩擦不均会使摆针运动阻力不同，导致左右盘响应差异或摆针忽动忽停；摆线或弹簧长期使用可能出现疲劳和弹性降低，响应速度减慢，灵敏度下降；齿轮或连接部件磨损会导致摆针动作不顺畅，示值出现跳动；调节螺钉松动则会破坏杠杆平衡，使摆针无法稳定回到零位。处理这些问题时，需要对支点进行清理和轻度润滑，确保摩擦均匀；更换疲劳的弹簧或老化部件，恢复杠杆弹性；重新校正杠杆结构，使左右盘受力一致。

（三）天平变动性的情况与现象

1.有规律性的变动

天平示值出现周期性波动，通常表现为摆针在一定幅度内规律性摆动，示值呈反复上下变化。此类现象多由机械共振、温差变化或杠杆弹性不均引起。机械共振可能源于天平内部结构或桌面振动频率与摆针自然频率接近，导致摆针周期性摆动。温差变化则会使杠杆或弹簧受热膨胀或收缩，产生微小力矩变化，示值呈周期性波动。规律性变动虽然可预测，但会降低称量精度，需要通过稳定环境温度和支撑条件改善。

2.变量忽多忽少

天平示值跳动不规则，质量相同的物体在重复称量时显示值忽高忽低，缺乏固定规律。这种现象通常由支点摩擦不均、弹簧松动或杠杆微小变形引起[2]。摩擦不均会导致摆针受力阻力不一致，产生随机跳动；弹簧松动或弹性疲劳会使杠杆受力不稳定，示值出现忽快忽慢的变化。变量忽多忽少会影响数据可靠性，需检查支点润滑状态、弹簧张力及杠杆平衡，保证天平响应一致性。

3.摆幅异常

摆幅异常表现为摆针忽动忽停，或者摆幅比正常状态大幅偏离，示值波动幅度异常。这通常由支点磨损、杠杆卡阻或连接部件变形引起。支点磨损会增加摩擦力，使摆针动作断断续续；杠杆卡阻会导致摆针在某些位置停滞或跳动；连接部件变形会改变力矩传递，使摆针摆动幅度异常。摆幅异常不仅影响示值稳定性，也可能造成天平灵敏度下降，需要对支点、杠杆和关键连接部件进行检查和调整。

三、天平特殊故障调修探讨

（一）吃线的调整方法

“吃线”现象是指天平受力不均，导致杠杆或摆针偏向一侧，微小质量变化难以准确反映。通常表现为空载时摆针不居中或左右盘响应差异明显。解决这一问题时，需要检查杠杆平衡和支点高度，确保各部分受力均匀；弹簧张力应微调到适当水平，使摆针动作灵活且左右响应一致。在操作过程中，调整幅度应小且逐步进行，以避免过度修正引起新的偏差。调修完成后，空载摆针应稳定居中，施加微小质量时可产生明显位移，同时左右盘显示值保持一致，从而保证天平灵敏度和称量精度恢复到正常状态。

（二）离线的调整方法

离线是指天平摆针无法回到零点或零位显示偏移，常由支点磨损、杠杆失衡或弹簧疲劳引起。处理此类故障时，首先需要确认天平水平，支点位置和杠杆结构是否正常；零点螺钉或弹簧张力应逐步调节，使摆针在空载状态下稳定停留于零位。若天平部件出现老化或弹性下降，应及时更换弹簧或支点零件。调整过程中动作应轻柔、渐进，避免对支点造成额外磨损或杠杆形变。完成调修后，摆针在空载和微小负载条件下能够快速、平稳回到零点，确保称量准确性和重复性，保证天平在精密实验中长期可靠使用。

（三）应重点注意和特殊处理的问题

天平调修需关注机械部件状况及环境影响，避免过度调整导致支点磨损或杠杆变形。所有操作应小幅、分步进行，并随时观察摆针响应和左右盘平衡情况。重点检查弹簧、杠杆、支点及连接部件，发现老化、疲劳或磨损应及时更换，以保证天平灵敏度和稳定性。对环境敏感性强的天平，应采取恒温、防振、防风等综合措施，减少外界干扰对示值的影响[3]。

四、结论

机械双盘天平的计量性能受灵敏度、示值变动性及特殊故障影响显著。通过对灵敏度调修、示值波动分析及吃线、离线故障处理的系统探讨，可有效改善天平称量精度和稳定性。定期维护和合理调整机械部件，同时控制环境因素，有助于延长天平使用寿命并保证实验数据可靠性，为精密计量提供稳定保障。

参考文献

[1] 吴颖,张娟娟,高欢. TG328A 型机械天平常见故障调修[J].中国计量,2021,(12):123-124.

[2] 张玲,宋雄斐. 机械双盘天平计量性能故障的调修[J].计量与测试技术,2021,48(06):25-27.

[3] 孟刚,安民军. 机械双盘天平不等臂的快速调修法[J].中国计量,2018,(10):120-121.