天平砝碼原理與構造

分析天平的構造原理
天平是根據杠桿原理制成的。如圖3-1所示。設杠桿為A、B、C（分析天平的橫梁），B為支點，力點分別在兩端A和C上。兩端所受的力分別為P和Q，當達到平衡狀態時，支點兩邊的力矩相等，即
P×AB = Q×BC
如果B正好是A、B、C的中點，則AB = BC，也就是天平的兩臂的長度相等，此時若P代表砝碼的質量，Q代表物體的質量，即P = Q。

圖3-1 等臂天平原理
等臂天平橫梁
3.3.1 半自動電光天平
天平的外形和結構如圖3-2所示。天平的橫梁是天平的主要構件，一般由鋁銅合金制成。三個瑪瑙刀等距離安裝在梁上，梁的兩邊裝有兩個平衡螺絲，用來調整橫梁的平衡位置，梁的中間裝有垂直的指針，用以指示平衡位置。支點刀的后上方裝有重心螺絲，用以調整天平的靈敏度。
天平正中是立柱，安裝在天平底板上。柱的上方嵌有一塊瑪瑙平板，與支點刀口相接觸。柱的上部裝有能升降的托梁架，關閉天平時托住天平橫梁，使刀口與瑪瑙平板脫離接觸。柱的兩側裝有空氣阻尼器的外筒。

圖3-2 TG328B型分析天平  —天平砝碼 
1. 橫梁　2. 平衡陀　3. 吊耳　4. 指針　5. 支點刀　6. 框罩　7. 圈形砝碼　8. 指數盤　9. 支力銷　10. 折葉　11. 阻尼內筒　12. 投影屏　13. 稱盤　14. 盤托　15. 螺旋腳　16. 墊腳　17. 升降旋鈕　18. 投影屏調節桿

吊耳，吊耳的平板下面嵌有光面瑪瑙，與力點刀口接觸，使吊鉤、稱盤及阻尼器內筒能自由擺動。
空氣阻尼器，由兩個特制的鋁合金圓筒構成，外筒固定在立柱上，內筒掛在吊耳上。兩筒間隙均勻，沒有摩擦，開啟天平后，內筒能自由上下運動，由于筒內空氣阻力的作用使天平橫梁很快停擺而達到平衡。
—天平砝碼 稱盤，兩個稱盤分別掛在兩個吊耳上，左盤稱物，右盤放砝碼。
吊耳、稱盤、空氣阻尼器每臺天平都具有兩個，分別掛在橫梁的兩端，安裝時要分左右配套使用，所以都刻有“1”、“2”標記。

讀數裝置，指針下端裝有微分標尺，光源通過光學系統將微分標尺上的刻度線放大，再反射到影光屏上，從屏上看到標尺的投影，中間為零，左負右正，屏中央有一條垂直刻線，標尺投影與該線重合處為天平的平衡位置，天平座下面有一撥桿，可將影屏在小范圍內移動，以調節天平的零點。
升降旋鈕，位于天平底座的正中，連接托梁架、盤托和光源，是天平的開關。開啟天平時，順時針旋轉旋鈕，托梁架下降，梁上的三個刀口與各自相應的瑪瑙平板接觸，吊鉤及稱盤自由擺動，同時電源接通，影屏上顯出標尺的投影，天平開始工作。關閉旋鈕，托梁架上升，托住橫梁、吊耳和稱盤，刀口和瑪瑙平板離開，光源切斷，天平停止工作。
天平腳，天平底座下面有三個腳，前面兩個，后面一個是固定的。前面兩個可以轉動，使天平的底座可以升高降低，調節天平的水平位置。天平立柱的后上方裝有氣泡水平儀，用來指示天平的水平位置。
機械加碼裝置，轉動圈碼指數盤，可使天平橫梁右端吊耳上加10—990mg圈碼。指數盤上刻有圈碼的質量值，內層為10—90mg組，外層為100—900mg組。
天平底座上面立柱的兩邊有兩個盤托，使稱量結束時，稱盤盡快停止擺動。
砝碼，每臺天平都有一盒配套使用的砝碼，盒內裝有1、2、2、5、10、20、20、50、100g的三等砝碼共9個。標稱值相同的砝碼，其實際質量可能有微小的差異，所以分別用單點“·”或單星“*”、雙點“··”或雙星“**”作標記以示區別。

3.3.2 單盤電光天平
單盤天平的構造如圖3-3所示。它與上面所介紹的分析天平稍有不同。單盤天平中只有一個天平盤，它掛在天平梁的一臂上，同時所有的砝碼也都掛在盤的上部。另一臂上裝有固定的重錘和阻尼器，使天平保持平衡狀態。稱量時采取減碼式，將稱量物放在盤內，必須減去與稱量物重量相同的砝碼，才能使天平恢復平衡。顯而易見，減去的砝碼的重量就是稱量物的重量。

圖3-3 單盤天平
1. 盤托　2.稱盤　3. 砝碼　4. 承重刀和刀承　5. 掛鉤　6. 感量螺絲　7. 平衡螺絲　8. 支點刀和刀承　9. 空氣阻尼片　10. 平衡錘　11. 空氣阻尼筒　12. 微分刻度板　13. 橫梁支架　14. 制動裝置

單盤天平—天平砝碼 有機械加碼和光學讀數裝置，加減砝碼全部用旋鈕控制，所以稱量物體時，簡便快速。而且靈敏度不受負載變化的影響，盡管盤上的載重不同，但臂上的載重不變，因此，天平的靈敏度不變。此外，單盤天平增減砝碼在同一臂上，可以消除一般分析天平由于兩臂的不等長而引起的稱量誤差。