天平的发展与应用

本文简要的回顾了天平的发展历史，阐述了从古代到现代，各个阶段天平本身材质和结构的改进，以及现代应用电子技术、集成电路、微处理器生产出的电子天平的诸多新型功能。

天平作为一种历史悠久的计量器具，一直与人们的生产生活必不可分。人类历史上Z早记载的天平大约在公元前5000年的埃及，当时人们只是用一根石条做横梁，中间悬挂，两端系上绳子，绳子末端再挂上圆盘，一侧放物体一侧放砝码，进行简单的称重计量。

我国早在春秋末期，已使用小型的权衡器称量黄金，它制作精巧，Z小的砝码只有0.2克。三国时期，又出现了杆秤，用可以移动的秤砣代替了天平的砝码，这让计量器具变得灵活，对称重计量技术的发展作出了重大贡献。唐朝时，我国的称重计量技术又传到了国外。天平也在人们的生产生活中，逐步的改进和发展。

到了18世纪，天平的横梁开始采用金属材质的刀口支承，这使得天平的称量精度得到了大幅度提高。l9世纪中后期，天平被不断改进：1851年首次在天平上装设骑码装置；1866年开始采用短臂横梁来代替以往的长臂横梁结构；1872年首次用铅作为横梁的材料。到了20世纪初期，天平仍在快速的发展应用中：1902年在天平上引入机械加码装置；1915年在天平上使用链条作调零机构。之后又生产出了带有内置砝码、光学读数和空气阻尼的分析天平，并增设微读装置。这些结构的改进使得天平的计量性能得到了一个飞跃。

1945年瑞士研制成功diyi台实用的单盘天平。工作原理采用替代衡量法，它比起传统的双盘天平具有更多的优越性，它能消除不等臂误差，并且灵敏度不随载荷的变化而变化。这使得单盘天平一问世，就引起很大的重视，世界各国也对单盘与双盘天平哪种优越的问题掀起了一场论战。这场论战持续了10多年，直到1960年美国国家标准局发表了一篇报告，列举了单盘天平11大优点，这场论战才宣告结束。从此，新型的单盘天平就逐渐取代了传统的双盘天平。

第二次世界大战后，由于天平的精度已能基本满足使用要求，各大天平生产厂就致力于研究如何加快天平的称量速度，改善天平的性能，提高使用的便捷性，提高天平的自动化程度，稳定性和可靠性等。在加快称量速度的课题中，采用了预称装置，把称量过程分成预称和精称两个步骤，这样可以减少选择砝码的时间，加快称量过称，同时起到保护刀子的作用，避免为选择适量的砝码而多次开关天平使刀子受到磨损。

预称装置在一定的程度上加快了称量过程，但是结构复杂、造价高，因此不能算是很理想的结构。此外，在天平上还引人了去皮装置，包括光学读数去皮，全量机械去皮和自动制动装置。这不仅提高了称量工作的效率，还提高了天平的稳定性和可靠性，同时也给使用者带来方便。

60年代以来，电子技术的发展速度超乎想象，这让人们进入了一个高速的时代。电子技术也让古老的天平焕然一新，新一代电子天平油然而生。电子天平与传统的杠杆式机械天平大不相同。它没有横梁，没有刀子，没有砝码，应用的是电磁力补偿原理。这种天平利用放大电路来调节位于恒磁铁气隙中通电线圈所产生的力，直到它与被称物体的重力相平衡。调节信号由电感、电容或光电位移传感器发出。电子天平大多采用大规模集成电路或微处理器，能自动称重，连续去皮，整个电子天平只有一个控制面板，按钮操作或者液晶触屏，操作起来非常简便。

现在，电子天平的应用可谓无处不在，正在逐步取代机械天平。它不仅用于计量部门，还用于工业、农业、国防、科学研究，甚至于日常生活中。电子天平除一般的称重外，还可测定比重、含水量、颗粒大小及其分布、表面张力、微压、吸附率，蒸发率等。在专用热分析中，可作热重分析。在风调试验中，可测分力的大小。

而为了满足量传更高精度的E、E等级砝码，又生产出了精度更高、稳定性更好的质量比较仪；为了满足特殊的环境条件下测定质量或质量的变化，又生产出了诸多特殊类型的天平，比如磁悬浮天平、热天平、真空天平等；而天平的外接设备也根据不同使用者的要求，提供了打印机、记录仪、计算机和计算机接口等产品作为附件。

随着科学的发展、技术的进步，天平的设计和制造不断取得长足的进展。正是经过一代一代人的不懈努力，经过技术的积累和提高，才有了今天的各式各样的现代天平。如今，在化学实验室中，常用的天平有：托盘天平，正如前面讲过的，用于精确度要求不高或测定物料的大致质量，可称量100克、200克、500克乃至1000克；分析天平(常量分析天平、微量分析天平和半微量分析天平)；电光天平，设有空气阻尼装置或电磁阻尼装置，使天平既具有高灵敏度又能迅速阻止横梁的摇动，电光天平从外观上看不见砝码，能看到放置要测物的称盘，砝码的加减用旋转刻度盘操作，称量的数值可通过投影刻度标尺直接读出。

展望未来，随着科学技术的不断发展，电子天平技术也将不断革新，这将使称重计量技术更加成熟。电子天平也会继续向着高精度、GX率、高抗扰能力的方向发展，将会有更多的外部设备和天平结合起来，让天平的应用领域更加宽广，使用更加便捷。