天平砝码原理与构造

分析天平的构造原理
天平是根据杠杆原理制成的。如图3-1所示。设杠杆为A、B、C（分析天平的横梁），B为支点，力点分别在两端A和C上。两端所受的力分别为P和Q，当达到平衡状态时，支点两边的力矩相等，即
P×AB = Q×BC
如果B正好是A、B、C的中点，则AB = BC，也就是天平的两臂的长度相等，此时若P代表砝码的质量，Q代表物体的质量，即P = Q。

图3-1 等臂天平原理
等臂天平横梁
3.3.1 半自动电光天平
天平的外形和结构如图3-2所示。天平的横梁是天平的主要构件，一般由铝铜合金制成。三个玛瑙刀等距离安装在梁上，梁的两边装有两个平衡螺丝，用来调整横梁的平衡位置，梁的中间装有垂直的指针，用以指示平衡位置。支点刀的后上方装有重心螺丝，用以调整天平的灵敏度。
天平正中是立柱，安装在天平底板上。柱的上方嵌有一块玛瑙平板，与支点刀口相接触。柱的上部装有能升降的托梁架，关闭天平时托住天平横梁，使刀口与玛瑙平板脱离接触。柱的两侧装有空气阻尼器的外筒。

图3-2 TG328B型分析天平  —天平砝码 
1. 横梁　2. 平衡陀　3. 吊耳　4. 指针　5. 支点刀　6. 框罩　7. 圈形砝码　8. 指数盘　9. 支力销　10. 折叶　11. 阻尼内筒　12. 投影屏　13. 称盘　14. 盘托　15. 螺旋脚　16. 垫脚　17. 升降旋钮　18. 投影屏调节杆

吊耳，吊耳的平板下面嵌有光面玛瑙，与力点刀口接触，使吊钩、称盘及阻尼器内筒能自由摆动。
空气阻尼器，由两个特制的铝合金圆筒构成，外筒固定在立柱上，内筒挂在吊耳上。两筒间隙均匀，没有摩擦，开启天平后，内筒能自由上下运动，由于筒内空气阻力的作用使天平横梁很快停摆而达到平衡。
—天平砝码 称盘，两个称盘分别挂在两个吊耳上，左盘称物，右盘放砝码。
吊耳、称盘、空气阻尼器每台天平都具有两个，分别挂在横梁的两端，安装时要分左右配套使用，所以都刻有“1”、“2”标记。

读数装置，指针下端装有微分标尺，光源通过光学系统将微分标尺上的刻度线放大，再反射到影光屏上，从屏上看到标尺的投影，中间为零，左负右正，屏中央有一条垂直刻线，标尺投影与该线重合处为天平的平衡位置，天平座下面有一拨杆，可将影屏在小范围内移动，以调节天平的零点。
升降旋钮，位于天平底座的正中，连接托梁架、盘托和光源，是天平的开关。开启天平时，顺时针旋转旋钮，托梁架下降，梁上的三个刀口与各自相应的玛瑙平板接触，吊钩及称盘自由摆动，同时电源接通，影屏上显出标尺的投影，天平开始工作。关闭旋钮，托梁架上升，托住横梁、吊耳和称盘，刀口和玛瑙平板离开，光源切断，天平停止工作。
天平脚，天平底座下面有三个脚，前面两个，后面一个是固定的。前面两个可以转动，使天平的底座可以升高降低，调节天平的水平位置。天平立柱的后上方装有气泡水平仪，用来指示天平的水平位置。
机械加码装置，转动圈码指数盘，可使天平横梁右端吊耳上加10—990mg圈码。指数盘上刻有圈码的质量值，内层为10—90mg组，外层为100—900mg组。
天平底座上面立柱的两边有两个盘托，使称量结束时，称盘尽快停止摆动。
砝码，每台天平都有一盒配套使用的砝码，盒内装有1、2、2、5、10、20、20、50、100g的三等砝码共9个。标称值相同的砝码，其实际质量可能有微小的差异，所以分别用单点“·”或单星“*”、双点“··”或双星“**”作标记以示区别。

3.3.2 单盘电光天平
单盘天平的构造如图3-3所示。它与上面所介绍的分析天平稍有不同。单盘天平中只有一个天平盘，它挂在天平梁的一臂上，同时所有的砝码也都挂在盘的上部。另一臂上装有固定的重锤和阻尼器，使天平保持平衡状态。称量时采取减码式，将称量物放在盘内，必须减去与称量物重量相同的砝码，才能使天平恢复平衡。显而易见，减去的砝码的重量就是称量物的重量。

图3-3 单盘天平
1. 盘托　2.称盘　3. 砝码　4. 承重刀和刀承　5. 挂钩　6. 感量螺丝　7. 平衡螺丝　8. 支点刀和刀承　9. 空气阻尼片　10. 平衡锤　11. 空气阻尼筒　12. 微分刻度板　13. 横梁支架　14. 制动装置

单盘天平—天平砝码 有机械加码和光学读数装置，加减砝码全部用旋钮控制，所以称量物体时，简便快速。而且灵敏度不受负载变化的影响，尽管盘上的载重不同，但臂上的载重不变，因此，天平的灵敏度不变。此外，单盘天平增减砝码在同一臂上，可以消除一般分析天平由于两臂的不等长而引起的称量误差。