分析天平是化学实验室的常用仪器之一，在一些需要高精度称量样品的实验中，分析天平起着至关重要的作用。
关于分析天平
分析天平(Analytical balance)一般是指能精确称量到±0.0001g的天平，它是比台秤更为精确的称量仪器。有多种类型：电子分析天平(电子天平)、单盘分析天平、电光分析天平等。
分析天平的原理
分析天平分为好几种，机械式、电子式、手动式、半自动式、全自动式等等。 其中机械天平根据杠杆原理，当天平达平衡时，物体的质量即等于砝码的质量。 而电子分析天平是基于电磁力平衡原理设计制造的，应用了现代微电子技术和高精度传感技术，因称出的是重量，需要利用电子装置完成电磁力补偿的调节。 电子分析天平的核心思想是：用一个电磁力来平衡被称物体所受的重力，并通过测量产生该电磁力所需的电流大小，来精确计算出物体的质量。
其工作原理可以分解为以下几个步骤：
1、载荷与重力
当物体被放在天平的秤盘上时，物体受到地球重力（G = m × g）的作用，这个力会向下施加于天平的称重传感器上。
2、位移检测
称重传感器（一个类似于杠杆的结构）在重力作用下会发生极其微小的形变或位移。这个微小的位移会立即被一个位移检测器（通常是一个光电传感器）捕捉到。传感器检测到位移后，会将该信号发送给控制电路。
3、电磁力补偿
控制电路接收到“发生位移”的信号后，会立即向称重传感器上的一个线圈（称为“补偿线圈”）通入一个精确控制的电流。根据通电导线在磁场中受力的原理（洛伦兹力），这个线圈会在一个磁铁产生的磁场中产生一个向上的电磁力（F）。
4、力平衡
控制电路会持续调节流入线圈的电流大小，直到所产生的向上电磁力（F）与物体向下的重力（G）大小相等、方向相反。此时，杠杆系统恢复到最初的平衡（零位）状态。
5、质量计算
根据物理学原理，在平衡状态下有：F = G
而 F = B × L × I （其中B是磁感应强度，L是导线长度，I是电流。对于一台制造好的天平，B和L是固定常数）。
重力 G = m × g （其中m是物体质量，g是当地重力加速度）。
因此有：B × L × I = m × g
可以推导出：m = (B × L / g) × I
由于B、L和g都是常数，所以物体的质量m与补偿电流I成正比。天平只需精确测出这个电流值I，再乘以一个事先校准好的比例常数，就能直接计算出物体的质量，并显示在屏幕上。
电子分析天平的主要特点：
精度高：采用电子反馈系统，反应迅速，精度可达0.1mg或更高。
直接读数：结果直接数字显示，无需人工计算。
功能丰富：具备去皮、计件、百分比称量、统计计算等多种功能。
操作简便：称量速度快。
分析天平称量步骤
(1)按下ON/OFF键,接通显示器;
(2)等待仪器自检。当显示器显示零时，自检过程结束，天平可进行称量;
(3)放置称量纸，按显示屏两侧的Tare键去皮，待显示器显示零时，在称量纸加所要称量的试剂称量。
(4)称量完毕，按ON/OFF键,关断显示器。
分析天平的使用注意事项
在使用分析天平时，有时不多加注意就容易毁坏分析天平，以下有几点事项，希望大家在使用时稍加注意。
(1)称量物体不得超过天平的载荷。
(2)开关天平要轻缓，以免震动损坏天平的刀口。
(3)天平应放在牢固的水平台上，避免震动。避免阳光照射，保持干燥，防止腐蚀性气体的侵袭。
(4)天平箱内应保持清洁。称量的样品不得直接放在天平盘上，以免污染仪器。不要在天平上称量热的或散发腐蚀性气体的物质。
分析天平的核心性能特点
1.很高的精确度和灵敏度
•精确度：这是分析天平最根本的特点。其称量精度通常达到0.1mg（万分之一克），高精度型号甚至可以达到0.01mg（十万分之一克）或更高。这与只能达到0.1g或0.01g精度的普通电子台秤有数量级的区别。
•灵敏度：指天平对微小质量变化的响应能力。即使被称量物质量发生极微小的变化（如零点几毫克），也能迅速、准确地检测并显示出来。
2.采用电磁力平衡传感器
•现代分析天平绝大多数是电子式的，其核心是电磁力平衡传感器。当天平盘上加载物品时，传感器会产生一个电磁力来抵消物品的重力，从而保持平衡。测量这个电磁力的大小即可换算出质量。
•这种原理没有机械磨损，响应速度快，稳定性好，并且可以实现全自动校准。
3.配备多种称量功能和应用程序
•为满足复杂的实验需求，通常内置丰富的软件功能，例如：
•单位转换：可在克、毫克、盎司、克拉、克拉（珠宝）、斤/两（中文型号）等之间一键切换。
•净重求和：可连续添加样品并自动累加重量。
•百分比称量：用于计算样品占参考物质量的百分比，常用于配方计算。
•动态/动物称量：专门用于称量不稳定（如液体）或活体样品（如小鼠）的模式，通过计算平均值来得到稳定读数。
•统计功能：可进行多次称量的统计计算（平均值、标准偏差等）。
•密度测定：配合密度组件，可自动计算固体或液体的密度。
4.防风罩设计
•分析天平必须配备透明的防风罩（或称防风玻璃门）。因为空气流动、操作者呼吸等产生的微小气流都会对毫克级的测量结果造成显著干扰。防风罩的作用就是创造一个稳定的微型称量环境，确保读数准确。
5.严格的环境要求
•避震：极其微小的振动（如脚步声、桌面晃动）都会影响精度。因此必须放置在稳定的防震工作台上，如大理石台面或专用的防震天平台。
•水平：天平底座装有水平泡，使用前必须通过调节底脚确保天平处于绝对水平状态，否则重力分量会影响测量结果。
•温湿度恒定：温度变化会导致样品和天平部件热胀冷缩；湿度变化可能导致样品吸潮或静电积累。这些都会引入误差。理想环境应保持温度稳定、湿度在45%-60%左右。
•防静电、防磁场：静电和强磁场会干扰电磁传感器的正常工作。
6.校准与合规性
•内部校准：有的分析天平内置自动校准砝码，用户可一键触发，天平自动完成校准，非常方便且避免了人为误差。
•外部校准：需使用经过计量认证的高等级标准砝码进行手动校准。
•合规性：许多分析天平设计符合GLP/GMP等规范，可自动输出并打印包含时间、日期、天平ID、校准数据等信息的报告，满足审计和质量管理体系的要求。
分析天平主要应用领域
正是基于以上特点，分析天平被广泛应用于一切需要精密称量的领域：
1、科学研究：化学、生物学、物理学等实验室的基准试剂配制。
2、pharmaceuticals：药品研发和生产的原料称量。
3、化学工业：精细化工产品的配方分析。
4、食品行业：营养成分分析、添加剂检测。
5、珠宝首饰业：贵金属和宝石的精确称重。
6、高等教育：大学化学、生物实验教学。
样品展示图例：
总之，分析天平是实验室用于精确称量物质质量的精密仪器，其精度可达0.1毫克甚至更高。它基于电磁力平衡原理，称量时物体所受重力被传感器产生的电磁力抵消，从而测得质量。为保证精度，其配有防风玻璃罩以隔绝气流扰动。它广泛应用于化学分析、药物配制、科研等需要超精密称量的领域，是定量实验的基础工具。
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更新时间：2025-10-27
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