砝码

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第241页（3166字）

1．砝码及其分类

砝码是以固定形式复现给定质量值的实物量具，对它的结构特性(形状、尺寸、材料、表面品质等)和计量特性(标称值、允差等)均有严格规定，只有借助于天平或秤这些衡器，才能测定物体的质量。砝码的标称值，通常取1×10^k、2×10^k、5×10^k的系列，其中k为正整数、负整数或零。

根据砝码不同的准确度和用途，通常把检定或校准衡器用的、具有较高准确度的砝码，以及在实验室用于量值传递的砝码，称为校准砝码、标准砝码和基准砝码；把现场中直接用于确定被称物体质量的砝码，称为工作砝码。OIML将砝码分成E₁，E₂，F₁，F₂，M₁，M₂，M₃七个等级，并对其用途、允差、结构形状、材料及加工要求等作了详细规定。

基准砝码和标准砝码是计量部门用于质量值传递的，准确度符合计量规程要求的一类砝码的总称。我国的基准砝码分为以下9种：国家公斤原器、国家作证原器、国家公斤副基准砝码、公斤工作基准砝码、公斤组工作基准砝码、克组工作基准砝码、克工作基准砝码、毫克组工作基准砝码、微克组工作基准砝码。

标准砝码用于将基准复现的单位量值，通过检定逐级传递到工作计量器具。按照是否给出质量修正值或实际质量值，标准砝码分为等砝码和级砝码：给出修正值的等砝码有10种(一等、二等、E₁等、E₂等、F₁等、F₂等、M₁等、M₁₁等、M₂等、M₂₂等)，而不给出修正值的作为标准用的级砝码有8种(E₁级、E₂级、F₁级、F₂级、M₁级、M₁₁级、M₂级、M₂₂级)。按照标准量具的等级来分类，一等标准量具包括一等，E₁等、E₁级、E₂等、E₂级砝码，二等标准量具包括二等，F₁等、F₂级砝码，三等标准量具包括F₂等、F₂级砝码，四等标准量具包括M₁等、M₁级、M₁₁等、M₁₁级、M₂等、M₂级、M₂₂等、M₂₂级砝码。还可按照采用的是真空中质量值，还是折算质量值来分类，实际上只有一等砝码采用真空中质量值。

工作砝码不用于检定工作，可分为以下9个级别：E₁级、E₂级、F₁级、F₂级、M₁级、M₁₁级、M₂级、M₂₂级、M₃级。工作砝码均用折算质量值，只有在特殊要求时，才同时给出相应的真空中质量值。

校准砝码是用于调整衡器灵敏度的一种专用砝码。它主要用于力比较式衡器，例如以弹性变形为基础的称重传感器式电子衡器中，调整衡器所在地点的重力影响。

2．砝码组

砝码组是装在盒内的、以下述方式构成的一组砝码：使得从组内标称值最小的砝码，一直到所有砝码总和之间的各种质量的物体均可进行衡量，因而标称值最小的砝码的质量，即代表了该组的最小称量间隔。

砝码组合的原则为：以最少个数的砝码，组成所需要的任何质量值。组合采用十进制．常见的组合方式有1、2、3、5制，1、1、2、5制，1、2、2、5制等。在同一组砝码内，对标称质量相同的砝码，应在其质量数字的上方标以圆点(·)，以示区别。其中第一种方式所用砝码个数最少，使用方便，但用料多，组合精密度低；第二种组合所用砝码个数最多，使用麻烦，但耗料少，组合精密度较高；第三种组合所用砝码个数和用料均适中，能充分利用现有的20kg、5kg、2kg、1kg、200kg、20g、2g系列天平的准确度，其组合精密度最高，为国际所通用。

砝码组根据其量限，可分为公斤组、克组、毫克组和微克组。公斤组的砝码有7个(1、2、

2、5、10、20、20kg)，最小称量间隔为1kg。克组的砝码有12个(1、2、2、5、10、20、20、50、100、200、200、500g)，最小称量间隔为1g。毫克组的砝码也有12个，其组成与克组类似，只是单位改为mg，最小称量间隔为1mg。

3．衡量值和约定衡量值

被检砝码或被称物体的实际质量或真实质量，是指它们在真空中的质量。物体在空气中的表观质量，则是指其在空气中的衡量值，它比真实质量少了由该物体所排开的空气的真空质量。由于一般物体的材料密度远大于空气密度，因而真实质量与表观质量通常认为是一致的。只是在精密衡量时，或者被称物体的材料密度与标准砝码大不相同时，才需要进行空气浮力的修正：

c=(V－V_n)ρ_a (5．2－10)

式中 c——加到衡量值(称量结果)上去的修正量；

V，V_n——被称物体和标准砝码的体积；

ρ_a——环境空气的密度。

显然，当V=V_n时c=0，即当被称物体与标准砝码的村料密度相近时，可以用衡量值代替质量。

约定衡量值是指在空气中衡量时，按下述约定条件确定的被检砝码的衡量值：标准砝码的材料密度为8000kg／m³，它在密度为1．2kg／m³的空气中，在20℃的温度下与被检砝码保持平衡。这样，被检砝码的标称值不再是其本身的质量，而是上述约定条件下标准砝码的质量。约定衡量值也称为折算质量值，它与真实质量间的关系是确定的：

m_c=m(ρ－1．2)／0．99985ρ (5．2－11)

式中 m_c——折算质量值或约定衡量值(kg)；

ρ——砝码在20℃的密度(kg／m³)；

m——真实质量值或真空中的质量(kg)。

采用约定衡量值的概念，对于质量计量工作有两大优点：一是衡量人员无需知道砝码的真实密度，因为在考虑空气浮力修正时采用砝码的标称值和约定密度，而与真实密度无关；二是计量部门在传递砝码单位量值时，无需考虑空气浮力差。

【参考文献】：

［1］鲁绍曾主编，现代计量学概论第11章力学计量，中国计量出版社，1987。

［2］王江主编，现代计量测试技术第16章力学计量技术，中国计量出版社，1990。

［3］王立吉，现代计量测试发展动态，现代计量测试，1993；1∶3～9。

［4］鲁绍曾主编，计量学辞典，中国计量出版社，1995。

［5］施昌彦，王大充，液压式标准测力机的有效面积和压力波动，计量学报，1986；4∶296～304。

［6］施昌彦，测力称重计量的某些发展动向，现代计量测试，1994；6∶2～4。

［7］天津市计量管理局编，力学计量，中国计量出版社，1985。

［8］国家技术监督局编，国家计量检定系统，中国计量出版社，1991。