砝碼是實(shí)物量具，在力學(xué)計(jì)量和化學(xué)計(jì)量等專業(yè)經(jīng)常作為是最高標(biāo)準(zhǔn)器使用，砝碼材質(zhì)的不同對測量結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性會有較大影響。

砝碼具有給定質(zhì)量和規(guī)定形狀的，用于質(zhì)量量值傳遞的實(shí)物量具。砝碼在平時(shí)的使用時(shí)必須與天平或秤相結(jié)合 （用于秤上的砝碼常稱為砣），才能用于檢定其他物體的質(zhì)量，故它也是一種從屬的實(shí)物量具。

由于砝碼采用不同材料制作，包括鋁合金、銅合金、JF 不銹鋼、無磁不銹鋼和鑄鐵等等，各種材料的密度也不相同，早在六十年代，英國、美國、比利時(shí)和蘇聯(lián)等國家的質(zhì)量計(jì)量部門把各種不同材料的砝碼密度值統(tǒng)一在某一個(gè)約定的數(shù)值上，即規(guī)定了砝碼材料的統(tǒng)一名義密度。這樣就省略了較低等級砝碼檢定時(shí)的空氣浮力修正工作，節(jié)約了人力、物力和時(shí)間。

但是規(guī)定了砝碼材料的統(tǒng)一名義密度，并沒有避免不同材質(zhì)磁性的多少，現(xiàn)在 JJG 98-2006《砝碼檢定規(guī)程》 對不同等級的砝碼的磁性檢定有明確要求，這是因?yàn)殡S著質(zhì)量比較儀和電子天平在量值傳遞系統(tǒng)應(yīng)用的逐步增多，由于此類衡量裝置的結(jié)構(gòu)采用電磁力補(bǔ)償原理實(shí)現(xiàn)平衡，因此由補(bǔ)償線圈泄漏的磁場與砝碼的磁性之間不可避

免會產(chǎn)生力的作用，從而影響高準(zhǔn)確度質(zhì)量測量的結(jié)果。

同時(shí)，JJG 98-2006 《砝碼檢定規(guī)程》 對不同等級的體積檢定也有不同要求和檢測方法，對不同等級砝碼的空氣浮力修正給出要求，在進(jìn)行不確定度評定時(shí)要考慮空氣浮力分量，這個(gè)規(guī)定也和砝碼的材質(zhì)有關(guān)。

JJG 98-2006 《砝碼檢定規(guī)程》 提出，在砝碼檢定過程中，高等級的砝碼需要真空質(zhì)量值和折算質(zhì)量值，不同砝碼的材質(zhì)對砝碼實(shí)測結(jié)果的計(jì)算有較大影響。另外，一些專用砝碼，例如：壓力計(jì)、測力機(jī)和扭矩機(jī)等，他們對于砝碼的材料要求也不一樣。

下面我們舉個(gè)例子，能夠比較詳細(xì)理解砝碼材料的不同對測量結(jié)果的影響。

我們以質(zhì)量比較儀或電子天平為例，由于此類衡量裝置的結(jié)構(gòu)大多采用電磁力補(bǔ)償原理，他們在衡量過程中受到被測樣品材質(zhì)的影響。

JJG 99-2006 《砝碼檢定規(guī)程》 是這樣解釋：“在測量過程中磁力會產(chǎn)生負(fù)面的影響。這是由于這種力在質(zhì)量測量中無法與重量相區(qū)別，磁力可以引起兩個(gè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之間的相互作用，也可以引起質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或測量中使用的衡量儀器與周圍相近的其他磁性物體之間的相互作用”。可以看出，磁力是在檢測過程中影響真實(shí)質(zhì)量的重要因素，帶有磁性材質(zhì)的砝碼會對衡量儀器產(chǎn)生影響，包括準(zhǔn)確度、精確度和穩(wěn)定性，從而影響被測砝碼稱量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

再了解一下電磁力天平的工作原理：砝碼加載在秤盤上使得杠桿偏離零位，零位指示器受力位置降低，阻斷了指向光電池的光束。光電池觸發(fā)天平提供電流到力線圈將零位指示器升高恢復(fù)到原來的位置，使得光電池可以探測到光線。天平準(zhǔn)確地測量升高零位指示器使用的電流量并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)值信號（A/D 轉(zhuǎn)換） 顯示出砝碼的質(zhì)量。

那么為何電磁平衡原理制造的衡量儀器 （以下簡稱“電子天平”） 在測量帶有磁性的砝碼會對稱量結(jié)果產(chǎn)生不良的影響，這就要分析“磁”。我們知道帶有磁性的材料的磁現(xiàn)象都起源于材料內(nèi)部原子的核外電子運(yùn)動形成的微電流，這些微電流的集合效應(yīng)使得材料對外呈現(xiàn)各種各樣宏觀磁特性。另外還要了解一個(gè)物理量“磁鉅”，磁鉅是描述截流線圈和微觀粒子磁性的，電子具有軌道磁鉅和自旋磁鉅，原子核、質(zhì)子、中子和其它基本粒子也都有自旋磁鉅。分子的磁鉅就是電子軌道磁鉅及電子和核的自旋磁鉅構(gòu)成的，磁介質(zhì)的磁化就是外磁場對分子磁鉅作用的結(jié)果。也就是在電子天平稱量過程中影響電磁力平衡，對稱量結(jié)果產(chǎn)生影響。

下面是兩組試驗(yàn)使用不同磁性數(shù)值的砝碼在同一臺電磁力原理的電子天平的實(shí)測結(jié)果：

第一組實(shí)驗(yàn)是使用 E2 等級的 2000g 砝碼，磁性（包括極化強(qiáng)度和磁化率）檢定符合 JJG 99-2006《砝碼檢定規(guī)程》 要求：

另外，在市、縣一級的計(jì)量檢測機(jī)構(gòu)中，磁化率檢測儀普及率較低，在量傳過程中不能準(zhǔn)確判斷被測樣品是否被磁化，而被磁化的砝碼是否在稱量過程中干擾電子天平的稱量結(jié)果也不能準(zhǔn)確判斷，為此我們使用 1 只 F2 等級、標(biāo)稱質(zhì)量值 5000g 的砝碼，磁化率：2.8、極化強(qiáng)度：120um、在同一臺電子天平上分別采用有屏蔽磁性稱盤和無屏蔽磁性稱盤各做了 10 次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)，得到的結(jié)果：u=31.8mg（有屏蔽）和 u=86.4mg （無屏蔽）。

具有不同材質(zhì)的砝碼對電子天平或質(zhì)量比較儀的稱量準(zhǔn)確度有較大的不良影響，在質(zhì)量量值傳遞和化學(xué)分析等工作中應(yīng)當(dāng)引起充分的重視，可以進(jìn)行期間核查或縮短核查間隔，以保證測量結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性。