砝码磁化率对其折算质量值的影响及量化分析

1 引 言

在电子天平普遍代替机械天平的今天，了解砝码的磁性对于砝码质量值测量的影响越来越受到人们的重视。砝码的磁性参数包括砝码的磁化率和极化强度。砝码的磁化率（χ），即砝码改变磁场能力的量度。

    砝码的磁化率与体积密切相关，所以又称体积磁化率。磁化率是没有单位的常数。砝码的极化强度（μ₀M），是使砝码暂时磁化的过程，是表述砝码在外界磁场中磁性状态的参数，其单位为特斯拉（T）。砝码的磁化率是常数，在通常情况下是不会改变的，但极化强度却很容易改变，所以，砝码磁性指标更重要的是磁化率指标。

2 砝码磁性测量方法

    在OIML R111-1（2004）国际建议中，推荐了以下 3 种测量砝码磁性的方法^[1]。

2.1 磁化率计法

    此方法是通过测量砝码在永久强磁铁的磁场梯度中所受的力来测量磁化率和永久极化强度。因此，测量时，砝码底面高度和磁铁中心高度之间的距离Z₀最初约为 25mm，然后，若磁化率太小以至无法测量，才减小Z₀。

2.2 吸引法

    该方法通过平衡永久磁铁作用在质量标准上的力和作用在磁导率标准上的力来实现的，然后利用磁导率与磁化率之间的关系式（μ_r=1+χ）计算出磁化率。

2.3 磁通法

    该方法采用磁通量磁场计确定物体相对磁导率，其磁场计采用含有永磁铁的磁导率探头来接近物体。

3 磁化率计法测量原理

    磁化率计法是国际建议推荐使用的方法。下面以磁化率计 YSZ02C 为例介绍磁化率计法的测量原理^[2]。

    磁化率计是通过调整加载平台高度从而改变测量位置处的磁场强度，以适应不同等级砝码的磁性测量。调节范围从 Z₁至Z₅共 5 个不同高度标识，通过调整磁极转换装置从而改变标准磁体的磁性，以获得被测砝码在不同磁极磁性下受到的磁力。最后通过传输电缆将磁化率计采集到的测量数据 传输到计算机，经过该磁化率计专用软件 V.1.01.005 的分析计算，最终得出被测砝码的磁化率及其他相关技术数据。

    在测量过程中，使用了一台高精度的天平来测量永久磁铁和砝码之间的相互作用力。由于测试磁铁的特性是已知的，那么根据砝码与测试磁铁之间的距离和砝码的几何特性，就能计算出砝码的磁性。

    磁化率计自带的软件可为用户提供操作帮助，菜单提示提供所有的相关数据，并引导用户完成测量操作。砝码标准几何尺寸的参数能在程序的数据库中调出，特殊的形状可通过内部集成的一个程序来模拟。