Cantar
O scală de măsurare (denumită de obicei „echilibru”) este un instrument pentru măsurarea masei unui obiect.
Tipuri
Cantar
Pentru măsurarea masei unui obiect se folosește o balanță (numită și balanță gradată sau balanță de laborator ). În sensul său standard, acest tip de instrument de măsurare compară obiectul, poziționat într-una din tigaile de măsurare și suspendat prin intermediul unei pârghii , cu o masă de referință sau o combinație de mase în tigaia opusă ( greutatea de referință). Pentru a cântări un obiect în tava de măsurare, o serie de greutăți standard sunt adăugate la tava de referință până când brațul este cât mai aproape de poziția sa de echilibru mecanic . În acest moment, un cursor (prezent în mod normal) este deplasat de-a lungul brațului sau paralel cu acesta, până când se ajunge la un echilibru și mai precis. Acest glisor permite corectarea masei de referință într-un mod mult mai precis.
O creștere considerabilă a preciziei măsurătorii se obține prin asigurarea faptului că punctul de sprijin al brațului atât în termeni de frecare minimă ( lama cuțitului de la o margine este cea mai utilizată soluție), cât și având pe braț în sine un indicator care arată abaterea poziției de echilibru și, în cele din urmă, utilizând principiul pârghiei care permite adăugarea de greutăți fracționate prin simpla mișcare a unei greutăți mici de-a lungul brațului, așa cum este descris mai sus.
Există cântare care măsoară greutatea, adică forța produsă de masă într-un câmp gravitațional și nu masa, care nu este dependentă de forța gravitațională . Masa este exprimată în mod normal în grame , kilograme , kilograme , uncii .
Structura originală a unei cântare constă dintr-un braț cu un punct de sprijin în centru. Pentru a obține o precizie mai mare, minimizând în același timp fricțiunea, punctul de sprijin constă dintr-un profil de lamă în formă de V în care este introdus un profil în formă de V complementar. Pentru a determina masa unui obiect, o serie de greutăți de referință sunt plasate într-o placă, iar greutatea necunoscută în cealaltă placă.
Pentru a evita utilizarea unor greutăți de referință excesiv de mari, se utilizează un braț cu un punct de sprijin care nu este poziționat în centrul său. O scară pivotantă descentrată poate fi aproape la fel de precisă ca o scară pivotantă centrală, dar construcția sa necesită o precizie și mai mare. Pentru a găsi echilibrul perfect, în loc să folosiți greutăți de dimensiuni infinitezimale, se folosește un cursor care poate aluneca liber de-a lungul brațului, pe o scară gradată. Interferența acestei greutăți în sistemul de măsurare permite determinarea masei suplimentare necesare echilibrului perfect al brațului. Unele cântare au o precizie mai mare de 1/10000 din capacitatea lor maximă.
În greutatea obiectelor deosebit de voluminoase, o platformă „plutitoare” este utilizată pe un sistem de pârghii care înmulțesc forța către un sistem rotativ. Acest lucru permite transmiterea unei forțe mai mici și utilizarea unui braț destul de mic. Acest design poate fi văzut în „cântarele portabile” cu capacități de la 500 g la 500 kg, utilizate în mod normal oriunde nu există electricitate disponibilă, precum și în cântare semi-mecanice. Cu toate acestea, pârghia suplimentară face calibrarea mai dificilă și reduce precizia.
Sistemele mecanice mai scumpe arată valoarea greutății direct pe un afișaj numeric, combinând, printr-un design hibrid, avantajele unei mecanici mai simple cu o citire mai ușoară și mai imediată.
Dinamometru
Dinamometrul nu măsoară masa, ci masa pentru accelerația gravitațională, adică forța de greutate, pentru care nu măsoară o mărime fundamentală, ci o derivată.
Balanțe precum Jolly (al cărui nume derivă din Philipp von Jolly, inventatorul balanței în 1874 ) folosesc un arc cu o constantă elastică cunoscută (vezi Legea lui Hooke ) și măsoară alungirea arcului cauzată de forța exercitată asupra sa. Forța, care poate proveni din orice direcție și mecanism, oferă o estimare a forței de greutate echivalente aplicată de obiect. Obiectul de măsurare este fixat pe arc cu ajutorul unui cârlig și acest sistem este adesea utilizat pentru a converti o mișcare liniară într-o citire numerică echivalentă. Dinamometrele măsoară de obicei o forță , care este exprimată în unități de forță, cum ar fi newtonul .
Dinamometrele nu sunt utilizate la scară comercială, deoarece arcurile trebuie să aibă o compensare a temperaturii sau trebuie utilizate la o temperatură constantă. Dinamometrele destinate utilizării comerciale sunt calibrate pentru a oferi o măsurare foarte precisă numai în mediul în care vor fi utilizate.
Echilibrul de torsiune
Devierea unui braț de măsurare poate fi măsurată cu ajutorul unui manometru , a cărui rezistență electrică variază în funcție de lungime. Gama acestor dispozitive este determinată de rezistența la torsiune oferită de braț; instalarea accesoriilor suplimentare permite utilizarea sa într-o mare varietate de aplicații, până la cântărirea obiectelor cu masă mare, precum camioane sau schele , ca în podurile de cântărire moderne.
Cantar hidraulic sau pneumatic
Este obișnuit, în sistemele de cântărire de mare capacitate, să se utilizeze cântar de macara cu un senzor hidraulic sensibil la greutate. Forța de referință se aplică unui piston sau unei diafragme printr-o linie hidraulică până la un panou de măsurare calibrat pe presiunea Bourdon (vezi efectul Bourdon ) al tubului sau pe valoarea electrică transmisă de un senzor.
Scara analitică
Bilanțul analitic este un instrument de măsurare a masei cu un grad ridicat de precizie. Placa de măsurare (dată fiind acuratețea de 0,1 mg și mai mult) este închisă într-un recipient transparent prevăzut cu deschideri, unde praful nu poate pătrunde și se asigură că curenții de aer din cameră nu denaturează mecanismul delicat și, prin urmare, măsura. Mai mult, obiectul măsurării trebuie să fie la temperatura camerei , astfel încât să nu existe curenți convectivi în interiorul recipientului, care ar putea da o măsurare incorectă.
Acuratețe similară se obține prin menținerea constantă a sarcinii pe roată și scăderea maselor din aceeași parte cu greutatea necunoscută, mai degrabă decât creșterea acestora. Echilibrul final se realizează prin utilizarea forței unui arc foarte mic în loc să se scadă o cantitate predeterminată de masă.
Echilibrul tehnic
Prin echilibru tehnic înțelegem un echilibru de laborator cu o rezoluție maximă definită în 0,01 g . Dincolo de această rezoluție, de fapt, scalele sunt definite ca fiind analitice. În laboratorul chimic, scările electronice tehnice cu rezoluții variate în funcție de capacitatea lor sunt răspândite; cele mai frecvente sunt scalele 6000g / 0,1g, 4000g / 0,01g și 600g / 0,001 (capacitate / rezoluție). Scalele tehnice, în funcție de interval și rezoluție, pot avea în principal două tipuri de celule de sarcină: compensare electromagnetică sau tensometre. [1]
De la supermarket sau comerciant
Un cântar de supermarket sau comerciant este utilizat în brutării , fabricile de paste făinoase, produsele din pește , măcelarii și toate producțiile similare. Cântarele de supermarket pot imprima etichete și chitanțe (în special în fructe și legume), evidențiază raportul preț / greutate, unitatea de cost sau preț parțial, prețul total și adesea și tara .
Cântarele din supermarket măsoară forța de greutate deoarece se bazează pe măsurarea deformării cristalelor supuse scurtării și, prin urmare, efectuează o măsurare indirectă a masei.
Unele dintre cele mai moderne scale de supermarket permit tipărirea etichetelor RFID utilizate la identificarea sau urmărirea articolului, prevenind falsificarea sau falsificarea. Adesea, acest tip de cântare conține un sistem de calibrare sigilat, care va oferi întotdeauna o măsurare corectă și imun la falsificări.
Surse de eroare
Iată câteva surse potențiale de eroare în sistemele de măsurare a greutății:
- Impingerea aerului, cauzată de faptul că un obiect de o anumită dimensiune ocupă o anumită porțiune de aer, a cărei entitate trebuie determinată și calculată. Balanțele de înaltă precizie funcționează adesea în vid .
- Masele de referință greșite (utilizate pentru a induce în eroare măsurarea).
- Rafalele de aer, chiar dacă sunt mici, pot crește sau micșora greutatea detectată.
- Fricțiunea tuturor părților în mișcare care împiedică realizarea echilibrului.
- Praful static, care contribuie la greutate.
- Cântarul nu este calibrat sau nu este bine calibrat. Calibrarea circuitelor electronice tinde să se deplaseze în timp sau datorită variației temperaturii.
- Alinierea aproximativă a pieselor mecanice, de exemplu:
- Punctul de sprijin care este agățat de un sistem pătrat-pătrat în locul unui punct circular (folosit pentru a înșela măsura).
- Scurtarea brațului mișcând lanțul de pe placă în bara (folosită pentru a înșela măsura).
- Nealinieri mecanice cauzate de dilatarea termică sau contracția componentelor echilibrului.
- Acțiunea câmpului magnetic al pământului asupra componentelor metalice ale balanței.
- Acțiunea câmpurilor magnetice asupra părților metalice ale balanței, provenind atât din magneți, cât și din calea curentului electric din cabluri.
- De exemplu prin plasarea unui magnet sub obiectul unei mase necunoscute (metodă utilizată pentru a înșela măsurarea).
- Perturbări magnetice la bobine și la alți senzori .
- Forțe induse de câmpurile electrice , de exemplu datorită frecării pantofilor pe sol într-o zi deosebit de uscată.
- Reacția chimică dintre aer și substanță măsurată (sau echilibrul în sine) sub formă de coroziune .
- Condensarea vaporilor de apă atmosferici pe un corp rece.
- Evaporarea apei dintr-un corp fierbinte.
- Mișcare convectivă a aerului dintr-un corp cald sau rece.
- Rotația Pământului sub forma forței Coriolis .
- Anomalii gravitaționale (de exemplu în utilizarea unui echilibru în apropierea unui lanț montan sau în lipsa recalibrării după mutarea instrumentului dintr-un loc în altul).
- Vibrații sau tulburări seismice . De exemplu, proximitatea unui drum aglomerat.
- Cântare așezate pe suprafețe prea moi, covoare sau covoare . (Acest efect poate fi detectat și cu un cântar de oameni).
Teste și certificări
Fiecare țară are reglementări precise în ceea ce privește proiectarea, construcția și utilizarea cântarelor comerciale. Acest lucru a dus la o oprire timpurie a dezvoltării tehnologiei la scară, în care un nou brevet trebuie să respecte reglementări stricte înainte ca acesta să iasă la iveală. Cu toate acestea, o tehnologie recentă numită „celule de încărcare digitale” implică utilizarea de celule „de încărcare” care conțin convertoare analogice dedicate. Acest design a redus foarte mult problema transmiterii de semnale de ordinul a 20 milivolți pe dispozitive care sunt deosebit de sensibile la interferențe.
Legile și reglementările prevăd inspecții periodice de către personal calificat prin utilizarea sistemelor de calibrare emise de laboratoare certificate. Cântarele pentru utilizare ocazională sau simplă cântărire a oamenilor pot fi încă produse, dar acestea trebuie să poarte eticheta conform legii care spune „Nu este destinat utilizării comerciale”, pentru a evita faptul că o utilizare necorespunzătoare ar putea compromite interesele comerciale existente. În Statele Unite , de exemplu, documentul care descrie modul în care ar trebui proiectată, instalată și utilizată comercial o balanță este Manualul NIST 44.
Gravitația variază cu 0,5% în diferite colțuri ale planetei, prin urmare, diferența dintre greutate și forța de masă devine relevantă în calibrarea cântarelor destinate utilizării comerciale. În general, problema se rezolvă comparând masa cu o probă cunoscută în loc să măsoare forța de greutate indusă de gravitație, în funcție de condițiile locale specifice.
Cântarele tradiționale pentru tigaie dublă și braț plutitor oferă în mod inerent o măsură a masei. În schimb, cântarele electronice dau o măsură a forței gravitaționale dintre obiect și Pământ . Luați în considerare, de exemplu, greutatea obiectului eșantion, care variază de la un loc la altul de pe planetă.
Acesta este motivul pentru care unele cantare comerciale au nevoie de calibrare imediat după instalare într-un anumit loc. Toate acestea oferă o citire clară și precisă a masei unui obiect.
Simbolism
Cântarul (în special cântarul brațelor) este unul dintre cele mai tradiționale simboluri ale justiției ; în reprezentările statuare este adesea susținută de o femeie, personificare a Justiției, conform unei simbolologii comune și reprezentărilor zeițelor Giustizia și Diche din epoca romană. Acest simbolism corespunde utilizării metaforei despre menținerea „greutăților și măsurilor egale”.
Notă
- ^ Scală cu Strain Gauge Cell sau compensare electromagnetică? , pe geass.com . Adus pe 2 mai 2016 .
Elemente conexe
- Greutate aparentă
- Greutatea probei
- Greutate ideală
- Scară Steely
- Pod de măsurare
- Deleuil
- Muzeul echilibrului
Alte proiecte
-
Wikicitată conține citate pe scări -
Wikționarul conține lema dicționarului „ Balanță ” -
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere la scară
linkuri externe
- Conferința națională privind greutățile și măsurile, Manualul NIST 44, Specificații, toleranțe și alte cerințe tehnice pentru dispozitivele de cântărire și măsurare , 2003
- Articol de Bilanț Analitic la ChemLab , pe dartmouth.edu . Adus la 23 august 2005 (arhivat din original la 23 august 2005) .
- Razele laser smulg nano-șiruri , pe newscientisttech.com (arhivat din original la 28 aprilie 2007) .
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 39412 · LCCN (EN) sh85117914 · GND (DE) 4132596-5 · BNF (FR) cb119729844 (data) |
|---|
