分析天平

分析天平产品白皮书

一、产品简介

分析天平（Analytical Balance）是实验室中最基础、最核心的精密称量仪器，其可读性（读数精度）达到0.1mg（即0.0001g），是化学分析、材料科学、药物研发、食品检测、环境监测等领域不可或缺的称量工具。分析天平能够在微克级精度范围内对样品进行精确称量，其称量结果直接决定分析测试的数据质量——可以说，没有精确的分析天平就没有可靠的实验数据。

示意图：分析天平

分析天平经历了从机械等臂天平到电子天平的完整进化历程。现代分析天平广泛应用电磁力平衡传感器技术（EMFC），通过精密电磁力反馈系统精确平衡样品的重力，实现皮米级位移检测和高保真力值测量，具有响应速度快、线性度好、环境适应性强的显著优势。高端分析天平的内部分辨率可达1/5000000以上，并配备了温度、湿度和气压实时监测与补偿系统。分析天平的设计制造必须严格遵循国家计量检定规程JJG 1036-2022《电子天平》及OIML R76国际建议的要求。

二、产品分类

2.1 按结构原理分类

（1）机械分析天平：经典的天平设计形式，利用等臂杠杆原理实现质量比较测量。典型产品包括TG-328A型（半机械加码，最大称量200g，分度值0.1mg）和TG-328B型（全机械加码，最大称量200g，分度值0.1mg）。机械分析天平不需要电源、不受电磁干扰影响、使用寿命长；缺点是对操作技术要求高、称量速度慢、无法自动记录数据。随着电子天平的普及已逐步退出主流市场。

（2）电子分析天平：采用电磁力平衡传感器配合伺服控制系统实现称量，是当前市场主流产品。电子分析天平通过PID控制系统实时调节电磁线圈电流以平衡样品重力，线圈电流的大小与样品质量成正比。优势包括自动校准方便快捷、读数直观精确、可连接计算机实现数据自动采集和处理、具有多种分析应用模式。

2.2 按校准方式分类

（1）内校型分析天平：天平内部集成高精度E2级标准砝码和电机驱动机构，一键操作或设定自动校准周期即可完成校准。优点：校准过程完全自动化避免人为操作误差；可设定定时自动校准确保全程计量精度；校准记录可电子化存储和追溯。内校型是高端实验室首选配置。

（2）外校型分析天平：使用外部标准砝码手动放置于秤盘上完成校准。成本相对较低，校准结果取决于外部砝码精度等级和操作规范性。适用于使用频率较低或预算有限的实验室。

2.3 按自动化程度分类

（1）半自动分析天平：手动放置样品，天平自动完成称量、数据稳定判断和读数。

（2）全自动分析天平：配备自动进样系统、自动校准系统和数据自动采集管理系统，通过机械手或自动转盘实现批量样品的自动称量流程。

三、技术参数

典型规格参数

最大称量：200g（最常用规格）、100g、120g、220g、320g等；最小分度值：0.1mg（0.0001g），部分高端型号可达0.01mg；重复性误差不超过正负0.1mg；线性误差不超过正负0.2mg；四角误差不超过正负0.1mg；典型稳定时间不超过3至6秒；秤盘直径约80mm；典型净重约4.5至8.5kg。

传感器系统参数

工作原理：电磁力平衡力传感器（EMFC）；最大补偿力约500mN；控制方式：PID闭环伺服控制；位置检测：电容式位移传感器或光电编码器，分辨率小于0.1微米；伺服更新速率大于等于200Hz；24位Sigma-Delta型A/D转换器。

环境要求

理想工作温度：20摄氏度正负2摄氏度；最大温度变化不超过1摄氏度/小时；相对湿度：40%至75%RH；最佳工作台：专用防振分析天平台（花岗岩台面加减振系统）；避免直吹气流、阳光直射和气压突变。

四、功能特点

（1）精密称量模式：支持基本称重、去皮称重、累计称重、百分比称重、密度测定、动态称量（适用于活体动物或不稳定样品）和配方称量等多种应用模式，满足不同实验场景的多样化称量需求。

（2）自动校正系统：内校型分析天平内置E2级标准砝码，支持一键自校准和计划自动校准。校准触发方式包括每日首次开机自动校准、设定时间间隔循环校准（如每4h/8h/12h）、温度变化超过设定阈值时自动触发校准。校准记录可电子化存储和追溯。

（3）数字化称量室：模块化玻璃防护挡板设计，三面可滑动门便于样品取放。ESD防静电涂层减少静电干扰（在低湿度和粉末样品称量中至关重要）。内置温度、湿度和气压传感器用于浮力修正计算。

（4）合规性功能：GLP/GMP/ISO合规功能，计量数据可追溯性（User ID、Sample ID、批次号自动记录）。ASTM E74标准校准功能，审计追踪功能（电子签名和时间戳），符合21 CFR Part 11的软件功能配置。

（5）人机交互：高分辨率彩色触摸屏，可自定义主屏幕显示内容和功能快捷方式。多级权限管理（操作员/管理员/服务工程师不同权限）。USB端口支持U盘数据导出和固件更新。

五、适用范围

（1）化学与制药行业：分析天平是化学实验室最基本的使用最频繁的称量设备，用于样品和试剂的精确称量、标准溶液的配制、化学分析样品的预处理、药品研发中的原辅料称量和中间体质量控制。制药领域的称量操作须遵循USP 41和1251关于称量准确度的具体要求。

（2）食品与农产品检测：食品营养成分检测（蛋白质、脂肪、水分、灰分等指标测定中的样品称量），食品添加剂和污染物分析中的样品前处理，农药残留检测中的提取和浓缩过程的标准品称量。

（3）环境监测：水环境监测、大气颗粒物（PM2.5/PM10）滤膜称量、土壤重金属分析样品称量、环境样品中有机污染物分析的前处理样品称量。

（4）材料科学研究：新材料的成分分析和性能测试中的样品称量，热重分析（TGA）前的样品准备、比表面积测量（BET法）的样品管称量。

（5）珠宝鉴定与贵金属检测：珠宝首饰的重量精确测量以计算和验证钻石和宝石的克拉数，贵金属（金、银、铂、钯等）纯度鉴别前的准确称量。

六、使用注意事项与维护保养

日常操作规范：使用前检查天平水平状态并调节水平脚垫；接通电源后预热至少30分钟（高精度称量建议预热1小时以上）；正式使用前确保完成自校准操作；称量样品应使用专用称量纸或容器避免直接接触秤盘；样品温度应与室温相近；关闭玻璃门后等待稳定读数再记录。

安装环境要求：专用独立称量台（建议使用防振花岗岩台面重量不低于60kg）；远离门窗、通风管道和空调出风口；远离产生振动的设备；环境中无腐蚀性气体和化学品蒸汽。

定期维护：每日清洁秤盘和称量室检查水平状态和零点稳定性；每周进行重复性测试和灵敏度测试；每月进行偏载测试和线性测试；每3至6个月进行深度清洁和功能检查；每年送法定计量技术机构进行计量检定。

示意图：分析天平

规格参数

参数项目	规格指标
最大称量	100g / 200g / 220g / 500g / 1000g / 5100g
可读性	0.1mg（0.0001g）/ 1mg（0.001g）/ 10mg（0.01g）
重复性（≤）	±0.1mg ~ ±0.5mg
线性误差（≤）	±0.2mg ~ ±1mg
稳定时间	≤3秒 ~ ≤8秒
传感器技术	电磁力平衡传感器（EMFC）
校准方式	内部自动校准 / 外部砝码校准
显示	LCD背光 / VFD / TFT触摸屏
防风罩	三面或四面玻璃防风罩，滑动门设计
称盘尺寸	Φ80mm ~ Φ130mm
通讯接口	RS232 / USB / 以太网 / WiFi
天平级别	精密级（I级）/ 分析级（II级）
适用标准	JJG 1036-2022，OIML R76