摘要：线性系统误差的存在，会在很大程度上影响到电子天平在测量质量工作方面的准确性和真实性，从而将无法全面有效的判断出物体的实际质量情况。对此，需要结合线性系统误差的产生情况，开展实验活动，寻求其原因和应对策略。本文主要是从天平测量的意义分析入手，重点介绍了电子天平测量质量过程中线性系统误差情况，并提出了一些科学有效的解决策略，为全面有效提升电子天平测量的总体效果提供一定参考。
关键词：电子天平；测量质量；线性系统误差；解决策略
检测质量的过程中，天平是十分重要的一种方式，但是其容易受到多种因素影响，出现一定误差，常见的有线性系统误差、恒定系统误差和随机误差。当前电子天平测量质量工作中，对于线性系统误差的认知和重视都不够全面，这一误差的存在，将会在很大程度上直接影响到最终的测量结果。寻求科学合理的解决策略，将能更好发挥电子天平测量的优势和作用。
1.天平测量的意义
采用传统的方式完成质量监督工作目标，将容易出现不符合工作标准和规范的情况，需要投入更为先进有效的技术，配备充分性的监督手段，检测市场上流通的各类商品质量，将其和既定的指标进行逐一对比，从而判断产品是否存在质量问题。精确性的计量工作能有效控制各项材料，提供精确的数据信息，从而为各项产品的监督工作提供支持。天平测量是现阶段质量监督工作中的重要手段，其能够从产品本身特性出发，寻找到产品在质量要求上存在着的差异，进而判断出产品的总体生产水平。电子天平测量方式，使用标准性的计量仪器和量具，使用它们来校准、检定，以衡量和保证测量结果的可靠性。广泛使用天平测量方式，将能及时寻找到产品质量中的问题，减少了劣质产品在市场上的流通，在保证人们正常生产生活的同时，还能有效推进市场经济的稳定运行。
2.线性系统误差分析
计量是质量的基础，以计量为重要切入点，使用天平开展质量测量工作时，具体使用原理如下图1所示，而电子天平主要是使用电磁力平衡原理进行物体重力承重的装置，其中包含了简便的自动校准装置、自动检测系统以及超载保护等，能够保证称重结果的准确性、可靠性，同时能在较短时间清晰显示结果数据，仪器设备效果如图2所示。
图2 电子天平效果图
图1中左侧托盘中放置需要测量的物体，右侧则放置相应的砝码，适当增加右侧的砝码，使两边保持着平衡状态，读取右侧砝码的质量，从而判定出被测量物体的实际质量。结合物理学知识，在正常室温（25℃）下，通过砝码测量物体质量，会出现一定的线性膨胀。设定被测量的物体密度为ρ，物体质量为m，线性膨胀系数为a；砝码质量为m0，密度为ρ0，线性膨胀系数为a0。通过实验考察物体在质量测量过程中是否存在着线性误差，需要注意到，外界温度存在着不断的变化，为T=25+K（t-t0），在这个公式中T表示室内的实时温度（℃），t表示测量时间点，t0则表示处在25℃时候的时间点，那么K表示随着随着时间变化温度所具备的梯度（℃/h）。在室内温度为25℃的时候，天平保持平衡状态，得到G0-f0=G-f，其中G和f为砝码所承受的重力和浮力，而G0-f0则表示被测量物体的重力和浮力。从这个公式出发，结合物理学知识，将能够发现地球表面中任何物体都将会存在重力加速度g，通过开展各项物理公式套用和结合，将能得到最终的测量公式，用于得到各项数据的测量结果，如下所示。
以上公式中的m、a、ρ都是常数，按照任意时间点和特定时间点事物所表现出的质量结果分析，将能够表现出在时间的不断变化过程中，电子天平测量工作会表现出一定的线性系统误差。而随着线性系统误差出现的时候，还会影响到质量测量的最终结果，从而不利于准确判定出产品质量。
采用1kg的天平，开展上述推理的验证工作，其中使用三个级别的砝码，测量400g物体。具体测量工作进行中，需要做好各项实验条件的设定工作，室内温度需要保持在（25±5）℃，大气压力为101.33kPa，而室内湿度则保持在60%。从下午14：00开始测量，直到17：00结束。在保证实验结果可靠性方面，共开展8次测量，实验结果如下表1所示。
表1 实验结果数据情况表
从上述数据能够看出，随着测量工作的开展，从整体层面上看待残差，其呈现出了下降的趋势，这足以表明测量时间对于线性系统误差的产生具有重要的影响。因而，电子天平在实际应用的过程中，也将会表现出一定的线性系统误差，需要充分引起相关使用人员的注意。
3.有效应对和解决线性系统误差的方式
3.1转化为系统恒定误差
天平测量物体质量的过程中，会受到较多因素的影响，表现出一定的误差，在时间不断变化的过程中，这些误差表现出一定的递增或者递减关系，这些误差即为线性系统误差。经过前面的实验活动能够发现，温度是导致天平测量物体质量出现结果变化的一个因素，想要充分有效保证物体质量测量的准确性，需要有效控制好线性系统误差。需要注意到的是，开展物体测量工作的过程中，某个特定的时间点中，将会出现恒定系统误差，并且能够得到准确的大小和方向特征。从整体性的测量工作角度出发，能发现恒定系统误差也表现出了递增或者递减情况[1]。以恒定系统误差出现的特定时间点为中心，与之对称的两个时间点，在均值方面和时间点数据大体上是一样的。从这个规律出发，可以将线性系统误差转化为恒定系统误差，如果能够保证中心时间点的误差值为0，这样能够得出的最终结果将会表现为系统误差。
3.2对称测量法
现阶段在实际应对和解决电子天平测量过程中的线性系统误差，采用对称测量法的情况较多[2]。使用对称测量法，将能在很大程度上有效避免线性系统误差情况的出现。该方法实际应用的过程中：（1）需要平衡被测物体m，实现m和平衡物Q之间的良好平衡效果。（2）发挥砝码m0的作用，将其和平衡物Q进行良好平衡，在此基础上需要平衡m’和平衡物Q之间的关系，使其保持着平衡效果。实际开展平衡工作，平衡股的构成中，会表出现线性系统误差，表明m0≠m，进而说明这两者之间存在着一定的差值 m，而m’0=m0+ m0。（3）得出一定的结论之后，还需要使得被测物m和平衡物Q之间保持平衡状态，开展反复性的调整，在保证m’=m+ m之后即可停止。具体调整工作进行过程中，在线性系统误差作用下，m’不等于m。想要有效保证这一测量工作取得良好效果，需要注重保证相邻的测量时间间隔是相同的，用公式表示即为t2-t1=t3-t4时间节点
生线性系统误差。因而将能够得出最终的测量公式m=m0+（ m0- m’）2，由此将能够准确计算出最终的测量结果。这一方法在实际应用的过程中，线性系统误差不会造成干扰，这样将能够有效保证质量检测效果[3]。
为了证明对称测量法在解决线性系统误差方面是否能够发挥良好作用，需要使用实验方法开展系统检测工作。按照前述实验所采用的温度、湿度、大气压力，多次测量物体质量，所得到的各项检测结果中保持着基本相似性，残差也几乎为0，由此可以说明对称测量法有效开展物体的质量测量工作，并且具有良好的可靠性[4]。
4.结束语
充分有效发挥电子天平在质量测量工作方面的优势和作用，需要注重从电子天平的实际应用情况出发，寻找其线性系统误差的产生原因，这样将能为切实采用科学处理策略提供一定前提。线性系统误差的出现，会在很大程度上影响到计量结果的准确性，将其有效转化为恒定系统误差，或者使用对称测量方法，将能有效避免线性系统误差的存在，进而有效保证质量测量的总体效果。
参考文献：
[1] 吴永弘.关于电子天平测量质量过程中的线性系统误差的分析[J].计量与测试技术，2018（2）：00125-00126.
[2] 白雪琴.用天平砝码测量质量时线性系统误差存在的必然性及解决方法[J].科研，2016（12）：00284-00284.
[3] 赵仁芳.环境对计量器具（电子天平）测控系统的干扰及对策研究[J].商品与质量，2016（35）：00258-00259.
[4] 陈艳燕.影响电子天平的误差因素及准确度控制措施研究[J].仪器仪表标准化与计量，2015（2）：44-45.
论文作者:张钊溥
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/1/16
标签：误差论文; 测量论文; 线性论文; 电子天平论文; 系统论文; 质量论文; 物体论文; 《基层建设》2018年第36期论文;