在評估梅特勒-托利多(以下簡(jiǎn)稱(chēng)M-T)電子天平的計量性能時(shí)，不少人由于不了解或不熟悉其測試方法，往往采用了中國計量檢定規程中的測試方法，但又套用了M-T電子天平的計量評估標準(如:線(xiàn)性和重復性評估標準)，以致出現交叉性錯誤。本文詳細介紹了M-T電子天平的測試方法及在國內計量部門(mén)中大量使用的部分M-T電子天平的計量評估標準，以達到不同的測試方法采用對應的計量評估標準，從而避免上述錯誤發(fā)生。
一、梅特勒-托利多電子天平的測試方法
考慮到梅特勒-托利多電子天平在國內的計量部門(mén)和其他部門(mén)的廣泛使用，故對其計量性能的評估還應以*計量檢定規程中所采用的測試方法和計量評估標準為準。
1.概述
電子天平的主要計量性能有:偏載誤差(四角誤差)、線(xiàn)性誤差和重復性。這里，我們將描述M-T電子天平測試方法和允許誤差，并與中國計量檢定規程(以下簡(jiǎn)稱(chēng)JJG98-1990)方法做適當比較。
2.M-T天平的測試方法
(1)天平的計量特征數據
按《中華人民共和國計量器具型式批準證書(shū)》和*質(zhì)量技術(shù)監督局制造計量器具許可證中所示，可讀性(即*小分度值d)好于10mg的M-T電子天平均已注明檢定標尺分度值
1e=10d
由于M-T公司根據天平的稱(chēng)量范圍、可讀性(d)、傳感器機械結構等方面的原因，分別對各級、各類(lèi)天平的四角誤差、線(xiàn)性誤差和重復性給出了各自的允許誤差表，并非像JJG98-1990規程中是根據統一的*大允許誤差表，用天平的檢定標尺分度值e來(lái)計算出天平的四角誤差、線(xiàn)性誤差和重復性的允差，進(jìn)行計量性能評估。
因此M-T公司對電子天平計量性能評估與天平檢定標尺分度值e沒(méi)有依賴(lài)關(guān)系，M-T天平根據OIML R76國際建議規定，好于0.1mg的天平e=1mg。
(2)偏載檢驗(四角誤差)
偏載檢驗指在稱(chēng)量盤(pán)上有規律地改變載荷位置，確定天平的示值是否不受載荷分布方式影響的一種檢驗。
天平的四角誤差是指各偏載點(diǎn)示值與中心點(diǎn)示值之差。其中*大差值應在我公司對該種天平規定的允許誤差之內。用于檢驗四角誤差的試驗載荷等于天平的*大秤量的1/3。
例如:AE240
量程為200g時(shí)，試驗載荷為80g，四角允差為±0.3mg；
量程為40g時(shí)，試驗載荷為10g，四角允差為±0.05mg。
有時(shí)難于找到合適的試驗載荷，經(jīng)常采用等于天平*大秤量的1/2的試驗載荷。
例如:AT201試驗載荷為100g，四角允差為±0.15mg；
AT21試驗載荷為10g，四角允差為±0.6μg。
偏心位置的選擇：
對于圓形稱(chēng)量盤(pán)的天平，砝碼應放在中間及前、后、左、右稱(chēng)量盤(pán)的內緣處。如圖1(a)。
對于矩形稱(chēng)量盤(pán)的大稱(chēng)量天平，砝碼應放在如圖1(b)所示的中間及左前角、左后角、右前角、右后角位置上。
四角誤差檢驗方法：
將砝碼放置到稱(chēng)量盤(pán)的中間，去皮，使顯示示值回零。再分別移動(dòng)砝碼到稱(chēng)量盤(pán)的前、后、左、右的內邊緣處，并記錄下各偏心位置的示值差。其中*大者應滿(mǎn)足M-T公司對該種天平規定的允差之內。如果四角超差，應予調整到允差之內。
由于采用了去皮回零的檢定方式，因此在每個(gè)偏心點(diǎn)所記錄下的示值差*是該點(diǎn)偏離中心點(diǎn)的四角誤差。
M-T天平所檢驗四角誤差的常用試驗載荷及允許誤差見(jiàn)下表。
(3)線(xiàn)性檢定
線(xiàn)性檢定是指加載試驗時(shí)，所加載荷與相應示值之間的線(xiàn)性關(guān)系好壞的一種評估，常用天平示值與理想線(xiàn)性直線(xiàn)即從零載到*大秤量的連線(xiàn)之間的正或負*大偏差值表示，如圖2。
線(xiàn)性檢定中，根據天平的可讀性和砝碼的級別準確度來(lái)確定采用哪種線(xiàn)性檢定方式。
對于天平可讀性低于0.1mg(含0.1mg)以下的各級、各類(lèi)天平，如使用的砝碼為E2，F1等級別，只要砝碼的準確度滿(mǎn)足測試要求，均可采用直接比較法，如G系列、B系列、R系列、GB系列天平。測試的具體載荷點(diǎn)視天平稱(chēng)量范圍選定，但必須注意空載和*大秤量這兩點(diǎn)是必檢點(diǎn)。例如:
AB 204選用50/100/150/200g
PB 303選用100/200/300g
PR 5002選用1000/2000/3000/4000/5000G
PG 1200 1-S選用3000/6000/9000/12000g
對于天平可讀性好于0.01mg(含0.01mg)的各類(lèi)天平，必須采用E2等以上砝碼，由于E2等砝碼折算質(zhì)量修正值的限制，M-T公司對這類(lèi)天平采用分段去皮法。通常選擇零載荷(即空載點(diǎn))和1/4載荷、1/2載荷、3/4載荷和全載荷作為檢測點(diǎn)。即五點(diǎn)四段法。如:AG 245，AT 201，AT21，AT20，MT5，UMT2等天平即采取此方法。
兩種檢定方法：
(1)直接比較法(可讀性低于0.1mg以下天平)。去皮，并記錄零載示值0；逐漸單調往上加載，直至天平的*大秤量，并記錄各測量點(diǎn)的示值；其后，逐漸單調卸載，直到零載荷為止，并記錄各測量點(diǎn)的示值。誤差計算:對于可讀性低于0.1mg以下的天平，根據M-T公司所給該種天平的*大允許誤差范圍，逐點(diǎn)比較各載荷點(diǎn)加載示值誤差E(加載)和卸載示值誤差E(卸載)是否超過(guò)相應的允差范圍。
各種天平的*大允許誤差范圍可參見(jiàn)M-T公司的天平樣本。
(2)分段去皮法(可讀性好于0.01mg的天平)(以AT201為例)
選擇E2等50g砝碼2個(gè)(記作50g1和50g2)；E2等100g砝碼1個(gè)。去皮，→記錄零載示值O:將50g(記作50g1)放在秤盤(pán)上，→記錄示值D1(1/4載)；取下50g1，將50g(記作50g2)放在秤盤(pán)上，去皮，再將50g1放到秤盤(pán)上，→記錄示值D2(1/2載)；全部取下，將100g放在秤盤(pán)上，去皮，再將50g1放到秤盤(pán)上，→記錄示值D3(3/4載)；全部取下，將100g+50g2(=150g)放在秤盤(pán)上，去皮再將50g1放到秤盤(pán)上，→記錄示值D4(全載)。
記錄下的D1，D2，D3，D4均為相對應50g1的示值。由于這種檢定方式排除了50g2和100g砝碼的溫度漂移、空氣流動(dòng)、示值偏差等因素引起的誤差，不失為一種檢定天平真正線(xiàn)性的方法。
誤差計算:對于可讀性0.01mg天平和好于0.01mg以上的天平，由于E2級砝碼的折算質(zhì)量修正值的限制，無(wú)法進(jìn)行直接比較，因此記錄下D1，D2，D3，D4這4個(gè)數據，用記錄下的D1，D2，D3，D4中的*大示值減去*小值再除以2作為天平的線(xiàn)性誤差。
(*大示值-*小示值)/2≤線(xiàn)性允差范圍
以AT201為例，線(xiàn)性允差為±0.12mg
(4)重復性檢定
重復性指在實(shí)際相同的條件下，在短時(shí)間內多次重復地將同一砝碼放置到稱(chēng)量盤(pán)上稱(chēng)量，所得多次稱(chēng)量結果的差異。M-T公司對所有本公司的電子天平的重復性規定均是指多次稱(chēng)量結果的一倍標準偏差(1S)值。
對于高分辨率的天平，重復性的優(yōu)劣不僅取決于天平本身的性能，還與稱(chēng)量的條件、環(huán)境以及檢定人員操作技能有著(zhù)密切的關(guān)系。缺一都會(huì )影響到重復性的檢定結果。重復性是衡量天平性能的一個(gè)非常重要的指標。對重復性檢定，M-T公司還特別規定，分別對空載和加載兩種狀態(tài)進(jìn)行檢定。
(1)各種不同類(lèi)型天平的測量次數及試驗載荷如下表所示
缺插圖！
*試驗載荷用全載的天平主要有:AE240，AE200，AG104，AT20，AT21，AT200，AT201，MT5，UMT2，UMT5。
(2)在重復性檢定測試中所用的砝碼的等級高低是不重要的。
重復性檢定方法：
天平需要經(jīng)過(guò)充分預熱，*好將砝碼放置到稱(chēng)量室中同時(shí)預熱，使天平和砝碼完全達到熱平衡。然后再做重復性檢定；多次加載天平，使原處于休眠狀態(tài)的天平逐漸進(jìn)入工作狀態(tài)，對于微量和半微量天平，只要秤盤(pán)在較長(cháng)時(shí)間(>30分鐘)沒(méi)有稱(chēng)量，重新再稱(chēng)量前也需先進(jìn)行一次簡(jiǎn)短的加載，讓天平再次進(jìn)入工作狀態(tài)，對天平示值不做記錄；校準天平，手動(dòng)觸發(fā)對天平進(jìn)行校準；去皮，使示值為零，并記錄；用長(cháng)鑷子鉗，將砝碼輕輕放置到秤盤(pán)中間，并記錄；取下砝碼，等待示值穩定(*好能回零)，并記錄；再重復將同一砝碼輕輕放置到秤盤(pán)中間，注意盡可能將砝碼放置到中間同一位置，并記錄。
以下反復10次，分別記錄10次加載示值，10次空載示值。
在記錄測試數據時(shí)，采用數據穩定后10s～30s記錄，并注意每次間隔時(shí)間相同。*近，M-T公司對重復性檢定，已改用電腦和專(zhuān)用測試軟件進(jìn)行。*后的重復性檢定結果用電腦計算直接給出一倍標準偏差(1S)值。
誤差計算:M-T公司對所有本公司天平的加載和空載重復性均是指一倍標準偏差(1S)值。標準偏差計算公式如下:
標準偏差的物理意義如下圖
