砝碼是實(shí)物量具，在力學(xué)計(jì)量和化學(xué)計(jì)量等專(zhuān)業(yè)經(jīng)常作為是最高標(biāo)準(zhǔn)器使用，砝碼材質(zhì)的不同對(duì)測(cè)量結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性會(huì)有較大影響。

砝碼具有給定質(zhì)量和規(guī)定形狀的，用于質(zhì)量量值傳遞的實(shí)物量具。砝碼在平時(shí)的使用時(shí)必須與天平或秤相結(jié)合 （用于秤上的砝碼常稱(chēng)為砣），才能用于檢定其他物體的質(zhì)量，故它也是一種從屬的實(shí)物量具。

由于砝碼采用不同材料制作，包括鋁合金、銅合金、JF 不銹鋼、無(wú)磁不銹鋼和鑄鐵等等，各種材料的密度也不相同，早在六十年代，英國(guó)、美國(guó)、比利時(shí)和蘇聯(lián)等國(guó)家的質(zhì)量計(jì)量部門(mén)把各種不同材料的砝碼密度值統(tǒng)一在某一個(gè)約定的數(shù)值上，即規(guī)定了砝碼材料的統(tǒng)一名義密度。這樣就省略了較低等級(jí)砝碼檢定時(shí)的空氣浮力修正工作，節(jié)約了人力、物力和時(shí)間。

但是規(guī)定了砝碼材料的統(tǒng)一名義密度，并沒(méi)有避免不同材質(zhì)磁性的多少，現(xiàn)在 JJG 98-2006《砝碼檢定規(guī)程》 對(duì)不同等級(jí)的砝碼的磁性檢定有明確要求，這是因?yàn)殡S著質(zhì)量比較儀和電子天平在量值傳遞系統(tǒng)應(yīng)用的逐步增多，由于此類(lèi)衡量裝置的結(jié)構(gòu)采用電磁力補(bǔ)償原理實(shí)現(xiàn)平衡，因此由補(bǔ)償線(xiàn)圈泄漏的磁場(chǎng)與砝碼的磁性之間不可避

免會(huì)產(chǎn)生力的作用，從而影響高準(zhǔn)確度質(zhì)量測(cè)量的結(jié)果。

同時(shí)，JJG 98-2006 《砝碼檢定規(guī)程》 對(duì)不同等級(jí)的體積檢定也有不同要求和檢測(cè)方法，對(duì)不同等級(jí)砝碼的空氣浮力修正給出要求，在進(jìn)行不確定度評(píng)定時(shí)要考慮空氣浮力分量，這個(gè)規(guī)定也和砝碼的材質(zhì)有關(guān)。

JJG 98-2006 《砝碼檢定規(guī)程》 提出，在砝碼檢定過(guò)程中，高等級(jí)的砝碼需要真空質(zhì)量值和折算質(zhì)量值，不同砝碼的材質(zhì)對(duì)砝碼實(shí)測(cè)結(jié)果的計(jì)算有較大影響。另外，一些專(zhuān)用砝碼，例如：壓力計(jì)、測(cè)力機(jī)和扭矩機(jī)等，他們對(duì)于砝碼的材料要求也不一樣。

下面我們舉個(gè)例子，能夠比較詳細(xì)理解砝碼材料的不同對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

我們以質(zhì)量比較儀或電子天平為例，由于此類(lèi)衡量裝置的結(jié)構(gòu)大多采用電磁力補(bǔ)償原理，他們?cè)诤饬窟^(guò)程中受到被測(cè)樣品材質(zhì)的影響。

JJG 99-2006 《砝碼檢定規(guī)程》 是這樣解釋?zhuān)?/span>“在測(cè)量過(guò)程中磁力會(huì)產(chǎn)生負(fù)面的影響。這是由于這種力在質(zhì)量測(cè)量中無(wú)法與重量相區(qū)別，磁力可以引起兩個(gè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之間的相互作用，也可以引起質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或測(cè)量中使用的衡量?jī)x器與周?chē)嘟钠渌判晕矬w之間的相互作用”。可以看出，磁力是在檢測(cè)過(guò)程中影響真實(shí)質(zhì)量的重要因素，帶有磁性材質(zhì)的砝碼會(huì)對(duì)衡量?jī)x器產(chǎn)生影響，包括準(zhǔn)確度、精確度和穩(wěn)定性，從而影響被測(cè)砝碼稱(chēng)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

再了解一下電磁力天平的工作原理：砝碼加載在秤盤(pán)上使得杠桿偏離零位，零位指示器受力位置降低，阻斷了指向光電池的光束。光電池觸發(fā)天平提供電流到力線(xiàn)圈將零位指示器升高恢復(fù)到原來(lái)的位置，使得光電池可以探測(cè)到光線(xiàn)。天平準(zhǔn)確地測(cè)量升高零位指示器使用的電流量并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)值信號(hào)（A/D 轉(zhuǎn)換） 顯示出砝碼的質(zhì)量。

那么為何電磁平衡原理制造的衡量?jī)x器 （以下簡(jiǎn)稱(chēng)“電子天平”） 在測(cè)量帶有磁性的砝碼會(huì)對(duì)稱(chēng)量結(jié)果產(chǎn)生不良的影響，這就要分析“磁”。我們知道帶有磁性的材料的磁現(xiàn)象都起源于材料內(nèi)部原子的核外電子運(yùn)動(dòng)形成的微電流，這些微電流的集合效應(yīng)使得材料對(duì)外呈現(xiàn)各種各樣宏觀磁特性。另外還要了解一個(gè)物理量“磁鉅”，磁鉅是描述截流線(xiàn)圈和微觀粒子磁性的，電子具有軌道磁鉅和自旋磁鉅，原子核、質(zhì)子、中子和其它基本粒子也都有自旋磁鉅。分子的磁鉅就是電子軌道磁鉅及電子和核的自旋磁鉅構(gòu)成的，磁介質(zhì)的磁化就是外磁場(chǎng)對(duì)分子磁鉅作用的結(jié)果。也就是在電子天平稱(chēng)量過(guò)程中影響電磁力平衡，對(duì)稱(chēng)量結(jié)果產(chǎn)生影響。

下面是兩組試驗(yàn)使用不同磁性數(shù)值的砝碼在同一臺(tái)電磁力原理的電子天平的實(shí)測(cè)結(jié)果：

第一組實(shí)驗(yàn)是使用 E2 等級(jí)的 2000g 砝碼，磁性（包括極化強(qiáng)度和磁化率）檢定符合 JJG 99-2006《砝碼檢定規(guī)程》 要求：

另外，在市、縣一級(jí)的計(jì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)中，磁化率檢測(cè)儀普及率較低，在量傳過(guò)程中不能準(zhǔn)確判斷被測(cè)樣品是否被磁化，而被磁化的砝碼是否在稱(chēng)量過(guò)程中干擾電子天平的稱(chēng)量結(jié)果也不能準(zhǔn)確判斷，為此我們使用 1 只 F2 等級(jí)、標(biāo)稱(chēng)質(zhì)量值 5000g 的砝碼，磁化率：2.8、極化強(qiáng)度：120um、在同一臺(tái)電子天平上分別采用有屏蔽磁性稱(chēng)盤(pán)和無(wú)屏蔽磁性稱(chēng)盤(pán)各做了 10 次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)果：u=31.8mg（有屏蔽）和 u=86.4mg （無(wú)屏蔽）。

具有不同材質(zhì)的砝碼對(duì)電子天平或質(zhì)量比較儀的稱(chēng)量準(zhǔn)確度有較大的不良影響，在質(zhì)量量值傳遞和化學(xué)分析等工作中應(yīng)當(dāng)引起充分的重視，可以進(jìn)行期間核查或縮短核查間隔，以保證測(cè)量結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性。