電子天平校正砝碼怎麼選？2026 等級、質量與可讀性搭配
・作者：陳經理・閱讀時間 12分鐘
砝碼選錯等級，等於用不準的尺去校尺。
這個錯誤的麻煩之處在於：它不會報錯。天平校正完照樣顯示成功，讀數看起來也正常——只是那個「正常」是建立在一個本身就有誤差的基準上。
好消息是這件事有明確的國際規範可以查。OIML R 111-1:2004 定義了砝碼的準確度等級與各自的最大允許誤差，而且原文公開可下載。
圖說：五顆砝碼外觀一樣、標稱值也一樣，差的是下面那條允差線的長短。等級選錯從外觀完全看不出來
重點摘要： 兩份權威文件指向同一個原則——OIML R 111 明訂「用於衡器檢定的砝碼，其誤差不得超過該衡器最大允許誤差的 1/3」（OIML R 111-1:2004）；USP〈41〉則要求測試砝碼的最大允許誤差或校正不確定度「不得大於準確度測試所適用測試限的三分之一」。
砝碼等級與適用對象
先把等級的定義講清楚——這些定義本身就說明了每個等級該用在哪裡。
OIML R 111 的等級定義
依 OIML R 111-1:2004 的定義（原文）：
| 等級 | 用途定義 | 是否須附校正證書 |
|---|---|---|
| E1 | 確保國家質量標準（其值源自國際公斤原型）與 E2 及以下等級砝碼之間的追溯性 | 是 |
| E2 | 用於 E2 對 F1 砝碼的檢定或校正，以及特種準確度等級 I 的衡器 | 是 |
| F1 | 用於 F2 砝碼的檢定或校正，以及特種準確度等級 I 與高準確度等級 II 的衡器 | 定義中未特別要求 |
| F2 | 用於 M1（可能 M2）砝碼的檢定或校正；也用於重要商業交易（例如貴金屬與寶石）與高準確度等級 II 的衡器 | 定義中未特別要求 |
| M1 | 用於 M2 砝碼的檢定或校正，以及中準確度等級 III 的衡器 | 定義中未特別要求 |
| M2 | 用於 M3 砝碼的檢定或校正、一般商業交易與中準確度等級 III 的衡器 | 定義中未特別要求 |
| M3 | 用於中準確度等級 III 與普通準確度等級 IIII 的衡器 | 定義中未特別要求 |
注意這些定義的結構：每個等級的主要用途是「校正下一個等級」。這就是追溯鏈的實體展現——E1 校 E2、E2 校 F1、F1 校 F2，一層一層往下。
最大允許誤差對照
下表節錄 OIML R 111-1:2004 表 1「Maximum permissible errors for weights（± δm，單位 mg）」的實驗室常用標稱值（原文）：
| 標稱值 | E1 | E2 | F1 | F2 | M1 |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 kg | 0.5 | 1.6 | 5.0 | 16 | 50 |
| 500 g | 0.25 | 0.8 | 2.5 | 8.0 | 25 |
| 200 g | 0.10 | 0.3 | 1.0 | 3.0 | 10 |
| 100 g | 0.05 | 0.16 | 0.5 | 1.6 | 5.0 |
| 50 g | 0.03 | 0.10 | 0.3 | 1.0 | 3.0 |
| 20 g | 0.025 | 0.08 | 0.25 | 0.8 | 2.5 |
| 10 g | 0.020 | 0.06 | 0.20 | 0.6 | 2.0 |
| 5 g | 0.016 | 0.05 | 0.16 | 0.5 | 1.6 |
| 2 g | 0.012 | 0.04 | 0.12 | 0.4 | 1.2 |
這張表最實用的讀法是看倍率：同一標稱值下，相鄰等級之間大約差 3 倍。1 kg 的 E2 是 1.6 mg、F1 是 5.0 mg、F2 是 16 mg——這個 3 倍的間距正好對應「1/3 原則」。
怎麼對應到你的天平
判斷依據是「1/3 原則」：用於檢定衡器的砝碼，其誤差不得超過該衡器最大允許誤差的 1/3（OIML R 111）。
實務上的推算方式：
- 確定你的天平在該質量點的允收限（來自方法容差或原廠規格）
- 除以 3，得到砝碼允差的上限
- 回到上表，找出符合的等級
舉例：若某台天平在 200 g 點的允收限訂為 3 mg，那麼砝碼的允差上限是 1 mg——查表可知 200 g 的 F1 砝碼允差正好是 1.0 mg，剛好在邊界；為了留餘裕，選 E2（0.3 mg）比較安全。
高解析度的分析天平（例如站上 PA-214 的 0.1 mg 級）對砝碼等級的要求最嚴；基礎稱量的機型（例如 HR-1000 的 0.01 g 級）則相對寬鬆。天平規格的完整解讀見電子天平選購完整指南。
想確認手上的砝碼等級夠不夠？
服務頁列出校正安排的涵蓋範圍，砝碼本身的校正也可以一併討論。
校正質量該選哪些點
選對等級之後，下一個問題是「用多重的砝碼、驗哪幾個點」。
圖說：四個點分布在量程上，下方那條色帶是你實際常用的區間——校正點一定要有落在色帶裡的，否則校了也不代表你的用途
三個原則
一、涵蓋量程的低、中、高。只校一點無法發現線性問題——線性偏差的特徵就是「兩端對、中間偏」或反過來。
二、包含你實際常用的點。如果你的樣品都在 20 g 附近，那麼校正一定要有一個點落在這個區間。校了 1 kg 與 1 g 兩端，中間那段你天天在用的區域反而沒驗到。
三、遵守 USP〈41〉的砝碼質量範圍。若採用該通則的準確度測試，適當的測試砝碼須「質量在天平量程的 5% 至 100% 之間」。
重複性測試該用多重的砝碼
這裡有一個很多人不知道、但能省很多麻煩的規定。
USP〈41〉在重複性的說明中註記：由於標準差在天平量程內「幾乎與樣品質量無關」，因此不需要使用難以操作的小砝碼。
實務意義：要評估最小稱量時，你不必去找一顆 10 mg 的砝碼來稱十次（那種砝碼難拿、易受靜電與氣流影響、還容易掉）。用一顆好操作的砝碼測出標準差，再拿去算最小稱量即可。
同一段還說明：測試砝碼「必須在天平的操作範圍內，但不需要經過校正」（USP 通則〈41〉Balances）——因為重複性測的是離散程度，不是絕對值。
上面這條規定其實揭露了一個更有用的觀念：重複性測試與準確度測試對砝碼的要求完全不同。重複性看的是「同一個東西稱十次的離散」，所以砝碼準不準無關緊要，好不好操作反而更重要；準確度看的是「量到的值對不對」，這時砝碼的等級與校正狀態才是關鍵。很多實驗室把兩件事混在一起做，於是用高等級砝碼去做重複性測試（浪費砝碼的使用次數與磨耗），或反過來用未校正的砝碼做準確度測試（結果無效）。分開理解之後，砝碼的配置可以更經濟：一顆好操作的工作砝碼做日常重複性查核，一組有校正證書的砝碼做準確度驗證。
砝碼的保存、搬運與清潔
砝碼是實體標準，它的狀態直接決定校正的可信度。
三個絕對規則
一、絕不徒手接觸。手上的油脂與汗水會附著在砝碼表面，改變其質量；長期還可能造成腐蝕。一律使用鑷子或戴手套。
質量的變化有多小？看前面的表：20 g 的 E2 砝碼允差只有 0.08 mg。一枚指紋的質量就可能落在這個量級。
二、避免碰撞與刮傷。表面損傷會帶走材質、也會增加吸附污染物的表面積。放置與取用都要輕。
三、保存於專用盒與乾燥環境。專用盒的凹槽是為了避免砝碼互相碰撞而設計的，不要為了方便而改放其他容器。
清潔的原則
能不清就不清。每一次清潔都可能帶走微量材質。
真的需要清潔時，依原廠或校正單位的指示執行，並在清潔後重新校正該砝碼——因為清潔本身就可能改變質量。
砝碼本身也要校正
這是最常被忽略的一環：砝碼會漂移。
磨耗、氧化、污染附著都會讓砝碼的實際質量偏離標稱值。所以砝碼本身需要定期送校，取得校正證書。
OIML R 111 的定義中也明確要求：E1 與 E2 等級的砝碼或砝碼組須附校正證書（OIML R 111-1:2004）。
沒有校正證書的砝碼，用它做出來的天平校正就沒有追溯性。追溯鏈在那一環斷掉了。追溯性的完整概念見實驗室儀器校正完整指南；校正報告該怎麼讀見校正證書怎麼看。
內校與外校的差異與各自時機
有內校功能的天平（站上 PA 系列有 PA-214i+ 與 PA-1003i 兩個型號標示具內校，其中 PA-214i+ 另標示全自動校正）常讓人以為不需要外校了。
兩者的分工
| 項目 | 內校 | 外校 |
|---|---|---|
| 使用的標準 | 機器內建的標準質量 | 外部砝碼或校正實驗室的標準器 |
| 主要功能 | 修正溫度變化造成的漂移 | 建立追溯性、驗證準確度 |
| 頻率 | 高（開機時、環境變化時） | 低（年度或依需求） |
| 提供追溯性 | 否 | 是 |
| 能發現的問題 | 短期漂移 | 系統性偏差、線性問題、內建標準本身的漂移 |
為什麼內校不能取代外校
內建的標準質量本身也會漂移。它是一塊實體，會磨耗、會受環境影響——只是它藏在機器裡，你看不到。
如果只做內校，天平會非常一致地校準到一個逐年偏移的基準上。症狀跟完全正常一模一樣。
四種必須做外校的情況
一、定期到期時。依你自訂的週期。
二、移機之後。天平換位置就要重新確認——重力加速度會隨地點微幅變化，而電磁力平衡天平是靠力來換算質量的。同一台天平在不同樓層、不同地區，讀數可能有差異。
三、環境條件大幅改變。空調系統改動、隔壁新增大型設備、季節性的極端溫濕度。
四、懷疑異常時。讀數行為改變、或內校反覆失敗。
排查順序見電子天平讀數異常怎麼查；年度校正的排程方法見年度儀器校正計畫怎麼排。
常見問題
校正砝碼要選多重的？
看三個原則。第一，涵蓋量程的低、中、高三點——只校一點無法發現線性問題（特徵是「兩端對、中間偏」或反過來）。第二，一定要包含你實際常用的質量區間，否則校了兩端、你天天在用的中段反而沒驗到。第三，若採用 USP〈41〉的準確度測試，適當的測試砝碼須「質量在天平量程的 5% 至 100% 之間」。另外要注意：重複性測試與準確度測試對砝碼的要求不同——重複性看的是離散程度，砝碼不需要經過校正、好操作反而更重要；準確度看的是絕對值對不對，這時砝碼的等級與校正狀態才是關鍵。
砝碼等級要怎麼對應到我的天平？
用「1/3 原則」推算。OIML R 111 明訂用於衡器檢定的砝碼，其誤差不得超過該衡器最大允許誤差的 1/3；USP〈41〉也要求測試砝碼的最大允許誤差或校正不確定度不得大於準確度測試所適用測試限的三分之一。推算步驟是：先確定天平在該質量點的允收限，除以 3 得到砝碼允差上限，再回到 OIML R 111 的允許誤差表找符合的等級。舉例來說，某台天平在 200 g 點的允收限訂為 3 mg，砝碼允差上限就是 1 mg——查表可知 200 g 的 F1 砝碼允差正好 1.0 mg，剛好在邊界，為留餘裕選 E2（0.3 mg）較安全。
有內校功能就不用外校了嗎？
不行，兩者的角色不同。內校用的是機器內建的標準質量，主要功能是修正溫度變化造成的短期漂移，它不提供追溯性。關鍵問題在於：那顆內建標準質量本身也會磨耗、也會漂移，只是它藏在機器裡看不到——如果只做內校，天平會非常一致地校準到一個逐年偏移的基準上，而症狀跟完全正常一模一樣。外校才能發現這件事，也才能把你的量測連到國家與國際標準。四種必須做外校的情況：定期到期、移機之後、環境大幅改變、懷疑異常時。
砝碼自己也需要送校嗎？
需要，這是最常被忽略的一環。砝碼會因為磨耗、氧化、污染附著而讓實際質量偏離標稱值。OIML R 111 的定義中也明確要求 E1 與 E2 等級的砝碼或砝碼組須附校正證書。實務上的重點是：沒有校正證書的砝碼，用它做出來的天平校正就沒有追溯性——追溯鏈在那一環斷掉了，之後的所有量測都無法往上連到國家標準。送校頻率應依使用頻率與精度需求自訂，並把砝碼一併納入年度校正計畫，不要只排儀器忘了排標準器。
砝碼可以用手拿嗎？
絕對不可以，一律使用鑷子或戴手套。手上的油脂與汗水會附著在砝碼表面改變其質量，長期還可能造成腐蝕。這件事的量級感可以這樣體會：依 OIML R 111 的允許誤差表，20 g 的 E2 砝碼允差只有 0.08 mg——一枚指紋的質量就可能落在這個量級。除了徒手接觸之外，還有兩個要避免的：碰撞與刮傷（表面損傷會帶走材質、也增加吸附污染物的表面積），以及隨意更換保存容器（專用盒的凹槽就是為了避免砝碼互相碰撞而設計的）。另外，清潔要能免則免——每次清潔都可能帶走微量材質，真的清潔後應重新校正該砝碼。
選砝碼的三個動作
- 用 1/3 原則反推等級。天平允收限 ÷ 3 = 砝碼允差上限，再回 OIML R 111 的表查等級。
- 校正點要涵蓋低中高，並包含實際常用區間。只校一點看不出線性問題。
- 把砝碼本身納入校正計畫。沒有校正證書的砝碼，追溯鏈在那裡就斷了。
三個動作做完，天平校正才真的站得住腳。天平規格的完整解讀見電子天平選購完整指南；環境條件對重複性的影響見天平該放哪裡。
不確定砝碼等級與校正安排？
把天平型號、允收限與現有砝碼的等級告訴我們，可以協助確認搭配是否足夠。
參考資料
- OIML R 111-1:2004 (E) Weights of classes E1, E2, F1, F2, M1… — International Organization of Legal Metrology
- USP 通則〈41〉Balances — United States Pharmacopeia（官方全文需訂閱，無公開網址）