Skalę ważenia

W przypadku innych zastosowań zobacz Skala (ujednoznacznienie) .
Zestaw wagi bilansowej z odważnikami
Wagi używane do pomiaru masy owoców w supermarkecie
Waga używana w Tokio .
Cyfrowa waga kuchenna, skala tensometryczna
Waga dla niemowlaka zawiera linijkę do pomiaru wzrostu

Waga lub waga to urządzenie służące do pomiaru masy lub wagi . Są one również znane jako wagi masowe , wagi wagowe , bilanse masowe i bilanse wagowe .

Tradycyjna waga składa się z dwóch talerzy lub misek zawieszonych w równych odległościach od punktu podparcia . Na jednej płycie znajduje się przedmiot o nieznanej masie (lub wadze ), podczas gdy przedmioty o znanej masie lub wadze, zwane ciężarkami , są dodawane do drugiej płyty, aż do osiągnięcia równowagi statycznej i wyrównania się płyt, co ma miejsce, gdy masy na dwóch płytach są równe. Idealna skala spoczywa na neutralnym. Skala sprężynowa będzie wykorzystywać sprężynę o znanej sztywności do określenia masy (lub wagi). Zawieszenie określonej masy spowoduje rozciągnięcie sprężyny o określoną wartość w zależności od sztywności sprężyny (lub stałej sprężystości ). Im cięższy obiekt, tym bardziej sprężyna się rozciąga, zgodnie z prawem Hooke'a . Istnieją również inne rodzaje wag wykorzystujących różne zasady fizyczne.

Niektóre wagi można skalibrować tak, aby odczytywały jednostki siły (ciężaru), takie jak niutony , zamiast jednostek masy, takich jak kilogramy . Wagi i wagi są szeroko stosowane w handlu, ponieważ wiele produktów jest sprzedawanych i pakowanych masowo.

Równowaga patelni

Historia

Starożytna egipska Księga Umarłych przedstawia scenę, w której serce skryby waży się z piórkiem prawdy .

Waga wagi jest tak prostym urządzeniem, że jej użycie prawdopodobnie znacznie wyprzedza dowody. To, co pozwoliło archeologom powiązać artefakty z wagą, to kamienie do określania masy bezwzględnej. Sama waga była prawdopodobnie używana do określania masy względnej na długo przed masą bezwzględną.

Najstarsze potwierdzone dowody na istnienie wag pochodzą z czwartej dynastii Egiptu , z odważnikami Deben (jednostkami) wykopanymi za panowania Sneferu (ok. 2600 pne), chociaż zaproponowano wcześniejsze użycie. Odkryto rzeźbione kamienie ze znakami oznaczającymi masę i egipski hieroglificzny symbol złota, co sugeruje, że egipscy kupcy używali ustalonego systemu pomiaru masy do katalogowania przesyłek złota lub plonów z kopalni złota. Chociaż nie zachowały się żadne rzeczywiste wagi z tej epoki, wiele zestawów kamieni do ważenia, a także malowidła ścienne przedstawiające użycie wagi równoważącej, sugeruje powszechne użycie.

Przykłady, randki c. 2400-1800 pne , zostały również znalezione w dolinie rzeki Indus . Jednolite, wypolerowane kostki kamienne odkryte we wczesnych osadach służyły prawdopodobnie jako kamienie do układania masy w wagach wagowych. Chociaż kostki nie mają żadnych oznaczeń, ich masy są wielokrotnościami wspólnego mianownika. Kostki są wykonane z wielu różnych rodzajów kamieni o różnej gęstości. Najwyraźniej ich masa, a nie rozmiar czy inne cechy, była czynnikiem wpływającym na wyrzeźbienie tych kostek.

W Chinach najwcześniejsza wydobyta waga pochodzi z grobowca stanu Chu z okresu chińskich walczących królestw , datowanego na III-IV wiek pne na górze Zuojiagong niedaleko Changsha w prowincji Hunan. Wagę wykonano z drewna i wykorzystano masy z brązu.

Odmiany skali równowagi, w tym urządzenia takie jak tani i niedokładny bismar (wagi o nierównych ramionach), zaczęły być powszechnie używane przez ok. 400 pne przez wielu drobnych kupców i ich klientów. Mnóstwo odmian skali, z których każda ma przewagę i ulepszenia, pojawia się w zapisanej historii, a tak wielcy wynalazcy, jak Leonardo da Vinci, osobiście pomagają w ich rozwoju.

Nawet przy wszystkich postępach w projektowaniu i rozwoju wag, wszystkie wagi aż do XVII wieku naszej ery były odmianami skali wagowej. Standaryzacja stosowanych wag – i upewnienie się, że handlowcy stosowali prawidłowe wagi – była przez cały ten czas przedmiotem troski rządów.

Precyzyjnie wykonana waga szalkowa lub waga z pudełkowym zestawem znormalizowanych odważników

Oryginalna forma wagi składała się z belki z punktem podparcia w środku. Aby uzyskać najwyższą dokładność, punkt podparcia składałby się z ostrego sworznia w kształcie litery V osadzonego w płytszym łożysku w kształcie litery V. Aby określić masę obiektu, na jednym końcu belki zawieszono kombinację mas odniesienia, a na drugim końcu zawieszono przedmiot o nieznanej masie (patrz waga i waga stalowa ). W przypadku prac o wysokiej precyzji, takich jak chemia empiryczna, równowaga wiązki środkowej jest nadal jedną z najdokładniejszych dostępnych technologii i jest powszechnie stosowana do kalibracji mas testowych.

Jednak fragmenty brązu odkryte w środkowych Niemczech i we Włoszech były używane w epoce brązu jako wczesna forma waluty. W tym samym okresie kupcy używali standardowych odważników o równoważnej wartości od 8 do 10,5 gramów od Wielkiej Brytanii po Mezopotamię.

Wagi mechaniczne

Waga (również waga balansowa , waga beczkowa i waga laboratoryjna ) była pierwszym wynalezionym przyrządem do pomiaru masy. W swojej tradycyjnej formie składa się z poziomej dźwigni obrotowej z ramionami równej długości – belki – oraz szalki zawieszonej na każdym ramieniu (stąd nazwa w liczbie mnogiej „ waga ” oznaczająca wagę). Nieznaną masę umieszcza się na jednej szalce, a masy wzorcowe dodaje się do drugiej szalki, aż belka znajdzie się tak blisko równowagi jak to możliwe. W wagach precyzyjnych dokładniejsze wyznaczenie masy daje położenie przesuwającej się masy po podziałce. Technicznie rzecz biorąc, waga porównuje wagę , a nie masę, ale w danym polu grawitacyjnym (takim jak grawitacja ziemska ) waga obiektu jest proporcjonalna do jego masy, więc standardowe masy używane z wagami są zwykle oznaczane w jednostkach masy ( np. g lub kg ).

Dwie masy po 10 dekagramów
Handlarz na rynku ważący mięso (w kociej ilości ) na wadze belkowej, Malezja (1969)
Masy 50, 20, 1, 2, 5 i 10 gramów

W przeciwieństwie do wag sprężynowych, wagi służą do precyzyjnego pomiaru masy, ponieważ na ich dokładność nie mają wpływu zmiany lokalnego pola grawitacyjnego. (Na przykład na Ziemi mogą one wynosić ± 0,5% między lokalizacjami.) Zmiana natężenia pola grawitacyjnego spowodowana przesunięciem wagi nie zmienia zmierzonej masy, ponieważ momenty siły po obu stronach wiązki są dotknięte w równym stopniu. Waga zapewni dokładny pomiar masy w dowolnym miejscu, w którym występuje stała grawitacja lub przyspieszenie.

Bardzo precyzyjne pomiary uzyskuje się poprzez zapewnienie, że punkt podparcia wagi jest zasadniczo wolny od tarcia ( tradycyjnym rozwiązaniem jest ostrze noża ), poprzez przymocowanie do belki wskaźnika , który wzmacnia wszelkie odchylenia od pozycji wagi; i wreszcie poprzez zastosowanie dźwigni , która umożliwia nakładanie ułamkowych mas poprzez ruch małej masy wzdłuż ramienia pomiarowego wiązki, jak opisano powyżej. Aby uzyskać największą dokładność, należy uwzględnić wypór w powietrzu, którego efekt zależy od gęstości zaangażowanych mas.

Aluminiowa, masowo produkowana waga równoważąca ( balans stalowy ) sprzedawana i używana w całych Chinach: skalę można odwrócić i trzymać za większy pierścień pod prawą ręką użytkownika, aby uzyskać większą dźwignię dla cięższych ładunków ( Hainan , Chiny , 2011)
Kobieta na publicznej skali ważenia. Wiedeń , Austria , 2016

Aby zmniejszyć zapotrzebowanie na duże masy odniesienia, można zastosować wiązkę niecentralną. Waga z belką niecentralną może być prawie tak dokładna jak waga z belką środkową, ale belka niecentralna wymaga specjalnych mas odniesienia i nie można jej samoistnie sprawdzić pod kątem dokładności, po prostu zamieniając zawartość szalek jako środek równowaga wiązki może. Aby zmniejszyć zapotrzebowanie na małe wyskalowane masy odniesienia, można zainstalować ciężarek przesuwny zwany pozycją, aby można go było ustawić wzdłuż skalibrowanej skali. Pozycja wprowadza dalsze zawiłości do procedury kalibracji, ponieważ dokładna masa pozycji musi być dostosowana do dokładnego stosunku dźwigni wiązki.

Dla większej wygody przy umieszczaniu dużych i nieporęcznych ładunków, platformę można unosić na wspornikowym systemie belek, który przenosi proporcjonalną siłę na łożysko żeliwne ; to ciągnie pręt stiyarda , aby przenieść zmniejszoną siłę na belkę o dogodnym rozmiarze.

Nadal można zobaczyć ten projekt w przenośnych wagach belkowych o udźwigu 500 kg, które są powszechnie używane w trudnych warunkach bez elektryczności, a także w lżejszych mechanicznych wagach łazienkowych (która faktycznie wykorzystuje wagę sprężynową wewnętrznie). Dodatkowe czopy i łożyska zmniejszają dokładność i komplikują kalibrację; system unoszący się musi zostać skorygowany pod kątem błędów narożników przed skorygowaniem rozpiętości poprzez regulację równoważni i równowagi.

Waga Robervala . Osie podstawy równoległoboku sprawiają, że jest on niewrażliwy na ustawianie ładunku z dala od środka, co poprawia jego dokładność i łatwość użytkowania.

Waga Robervala

Główny artykuł: waga Roberval

W 1669 roku Francuz Gilles Personne de Roberval przedstawił Francuskiej Akademii Nauk nowy rodzaj wagi. Ta skala składała się z pary pionowych kolumn oddzielonych parą równych ramion i obracających się w środku każdego ramienia od centralnej pionowej kolumny, tworząc równoległobok. Z boku każdej kolumny pionowej wysunięty kołek. Ku zdumieniu obserwatorów, bez względu na to, gdzie Roberval zawiesił dwa równe ciężarki wzdłuż kołka, waga wciąż się równoważyła. W tym sensie skala była rewolucyjna: ewoluowała do częściej spotykanej formy składającej się z dwóch szalek umieszczonych na pionowej kolumnie znajdującej się nad punktem podparcia i równoległoboku pod nimi. Zaletą konstrukcji Roberval jest to, że bez względu na to, gdzie na szalkach znajdują się równe ciężarki, waga nadal będzie się równoważyć.

Dalszy rozwój obejmował „równowagę biegów” , w której równoległobok zastępuje się dowolną nieparzystą liczbą zazębiających się kół zębatych większą niż jeden, z naprzemiennymi kołami zębatymi tego samego rozmiaru iz centralnym kołem zębatym przymocowanym do stojaka, a zewnętrznymi kołami zębatymi przymocowanymi do szalek, a także „wyważenie zębatki” składające się z łańcucha typu rowerowego owiniętego wokół nieparzystej liczby zębatek, przy czym środkowa jest zamocowana, a dwie najbardziej zewnętrzne mogą się swobodnie obracać i są przymocowane do miski.

Ponieważ ma więcej ruchomych połączeń, które zwiększają tarcie, waga Roberval jest konsekwentnie mniej dokładna niż tradycyjna waga belkowa, ale w wielu przypadkach jest to kompensowane przez jej użyteczność.

Skala równowagi skrętnej firmy Torbal

Równowaga skrętna

Waga skrętna jest jedną z najbardziej dokładnych mechanicznie i analogowych wag. Szkoły farmaceutyczne nadal uczą, jak używać wag skrętnych w USA. Wykorzystuje się szalki, takie jak tradycyjna waga, które leżą na wierzchu komory mechanicznej, która opiera pomiary na ilości skręcenia drutu lub włókna wewnątrz komory. Waga musi nadal używać odważnika kalibracyjnego do porównywania i może ważyć przedmioty większe niż 120 mg z marginesem błędu +/- 7 mg. Wiele mikrowag i ultramikrowag ważących ułamkowe wartości w gramach to wagi skrętne. Typowym typem włókna jest kryształ kwarcu.

Urządzenia elektryczne

Mikrowaga

Główny artykuł: Mikrowaga

Mikrowaga (zwana też ultramikrowagą lub nanowagą) jest przyrządem umożliwiającym precyzyjne pomiary masy obiektów o stosunkowo niewielkich masach: rzędu miliona części grama i mniejszych.

Waga analityczna

Główny artykuł: Waga analityczna
Waga z dokładnością do 0,1 mg

Waga analityczna to klasa wag przeznaczona do pomiaru małych mas w zakresie submiligramowym. Szalka wagi analitycznej (0,1 mg lub lepsza) znajduje się w przezroczystej obudowie z drzwiami, dzięki czemu nie gromadzi się kurz i prądy powietrza w pomieszczeniu nie wpływają na pracę wagi. Ta obudowa jest często nazywana osłoną przeciwwiatrową. Zastosowanie mechanicznie wentylowanej obudowy bezpieczeństwa wagi , który ma wyjątkowo zaprojektowane akrylowe płaty, umożliwia płynny, wolny od turbulencji przepływ powietrza, który zapobiega wahaniom równowagi i pomiarowi masy do 1 μg bez wahań lub utraty produktu. [ Potrzebne źródło ] Ponadto próbka musi mieć temperaturę pokojową , aby zapobiec naturalnej konwekcji przed powstawaniem prądów powietrza wewnątrz obudowy przed spowodowaniem błędu odczytu. Mechaniczne wagi zastępcze z pojedynczą szalką zachowują spójną reakcję w całym okresie użytkowania, co osiąga się poprzez utrzymywanie stałego obciążenia belki wagi, a tym samym punktu podparcia, poprzez odejmowanie masy po tej samej stronie belki, do której dodawana jest próbka. [ potrzebne źródło ]

Elektroniczne wagi analityczne mierzą siłę potrzebną do przeciwstawienia się mierzonej masie, a nie na podstawie rzeczywistych mas. W związku z tym muszą mieć wykonane korekty kalibracji, aby zrekompensować różnice grawitacyjne. Używają elektromagnesu do generowania siły przeciwdziałającej mierzonej próbce i wyprowadzają wynik poprzez pomiar siły potrzebnej do osiągnięcia równowagi. Takie urządzenie pomiarowe nazywane jest czujnikiem przywracania siły elektromagnetycznej.

Wagi wahadłowe

Wagi typu wahadłowego nie wykorzystują sprężyn. Te projekty wykorzystują wahadła i działają jak równowaga, na którą nie mają wpływu różnice w grawitacji. Przykładem zastosowania tej konstrukcji są wagi firmy Toledo Scale Company.

Programowalne skale

Programowalna waga jest wyposażona w programowalny sterownik logiczny , który umożliwia zaprogramowanie jej do różnych zastosowań, takich jak dozowanie, etykietowanie, napełnianie (z funkcją sprawdzania masy), wagi samochodowe i inne.

Kolejną ważną funkcją jest liczenie, np. służące do liczenia małych części w większych ilościach podczas corocznej inwentaryzacji. Wagi liczące (które mogą również wykonywać tylko ważenie) mogą wahać się od mg do ton.

Symbolizm

„Lady Justice” trzymająca 2-szalkową wagę i miecz: Statua Sprawiedliwości, Central Criminal Court, Londyn, Wielka Brytania

Wagi (konkretnie dwuszafowa waga belkowa) są jednym z tradycyjnych symboli sprawiedliwości , dzierżonym przez posągi Lady Justice . Odpowiada to użyciu w metaforze spraw „utrzymywanych na wadze”. Ma swoje korzenie w starożytnym Egipcie. [ potrzebne źródło ]

Łuski są również szeroko stosowane jako symbol finansów, handlu lub handlu, w którym od czasów starożytnych odgrywały tradycyjną, istotną rolę. Na przykład wagi bilansowe są przedstawione na pieczęci Departamentu Skarbu USA i Federalnej Komisji Handlu .

  • Seal of the U.S. Department of the Treasury

    Pieczęć Departamentu Skarbu USA

  • Seal of the U.S. Federal Trade Commission

    Pieczęć Federalnej Komisji Handlu USA

Łuski są również symbolem znaku astrologicznego Wagi .

Wagi (konkretnie dwuszalkowa, belkowa waga w stanie równej równowagi) są tradycyjnym symbolem pirronizmu , wskazującym na równą równowagę argumentów używanych do wywoływania epoche .

Wagi do pomiaru siły (wagi).

Historia

Prosta waga z XIX wieku

Chociaż zapisy z XVIII wieku odnoszą się do wag sprężynowych do pomiaru masy, najwcześniejszy projekt takiego urządzenia pochodzi z 1770 roku i przypisuje się Richardowi Salterowi, wczesnemu wytwórcy wag. Wagi sprężynowe weszły do ​​​​powszechnego użytku w Wielkiej Brytanii po 1840 r., Kiedy RW Winfield opracował wagę świecznikową do ważenia listów i paczek, wymaganą po wprowadzeniu jednolitej poczty groszowej . Pracownicy poczty mogli pracować szybciej z wagą sprężynową niż z wagą balansową, ponieważ można było je natychmiast odczytać i nie trzeba było ich dokładnie wyważać przy każdym pomiarze.

W latach czterdziestych XX wieku do tych projektów podłączano różne urządzenia elektroniczne, aby odczyty były dokładniejsze. Ogniwa obciążnikowe – przetworniki przetwarzające siłę na sygnał elektryczny – mają swoje początki już pod koniec XIX wieku, ale ich powszechne zastosowanie stało się opłacalne ekonomicznie i technologicznie dopiero pod koniec XX wieku.

Wagi mechaniczne

Mechaniczna waga lub waga jest używana do opisania urządzenia ważącego, które służy do pomiaru masy, wywieranej siły , napięcia i oporu obiektu bez potrzeby zasilania. Rodzaje wag mechanicznych obejmują wagi sprężynowe, wagi wiszące, wagi potrójne i mierniki siły.

Skale wiosenne

Główny artykuł: skala wiosenna

Skala sprężynowa mierzy masę, podając odległość, jaką ugina się sprężyna pod obciążeniem. Kontrastuje to z wagą , która porównuje moment obrotowy na ramieniu wynikający z ciężaru próbki z momentem obrotowym na ramieniu wynikającym ze standardowej masy odniesienia za pomocą poziomej dźwigni . Skale sprężynowe mierzą siłę , która jest siłą naciągu wiązania działającego na obiekt, przeciwstawiającą się lokalnej sile grawitacji. Zwykle są kalibrowane więc zmierzona siła przekłada się na masę przy ziemskiej grawitacji. Ważony przedmiot można po prostu zawiesić na sprężynie lub ustawić na obrotowej i nośnej platformie.

W wadze sprężynowej sprężyna albo się rozciąga (jak w przypadku wagi wiszącej w sklepie spożywczym ) albo ściska (jak w prostej wadze łazienkowej). Zgodnie z prawem Hooke'a każda sprężyna ma stałą proporcjonalności, która odnosi się do tego, jak mocno jest naciągnięta, do jak daleko się rozciąga. Wagi wykorzystują sprężynę o znanej stałej sprężystości (patrz prawo Hooke'a ) i mierzą przemieszczenie sprężyny za pomocą różnych mechanizmów, aby oszacować siłę grawitacji przyłożoną przez obiekt. Zębatka i zębnik mechanizmy są często używane do przekształcania liniowego ruchu sprężyny na odczyt tarczy.

Wagi sprężynowe mają dwa źródła błędów, których nie mają wagi: mierzona masa zmienia się w zależności od siły lokalnej siły grawitacji (nawet o 0,5% w różnych miejscach na Ziemi), a elastyczność sprężyny pomiarowej może się nieznacznie różnić w zależności od temperatury . Jednak przy odpowiedniej produkcji i konfiguracji wagi sprężynowe można ocenić jako legalne w handlu. Aby usunąć błąd temperatury, legalna waga sprężynowa musi mieć sprężyny z kompensacją temperatury lub być używana w dość stałej temperaturze. Aby wyeliminować wpływ wahań grawitacji, dopuszczona do handlu waga sprężynowa musi zostać skalibrowana tam, gdzie jest używana.

Waga hydrauliczna lub pneumatyczna

W zastosowaniach o dużej nośności, takich jak wagi dźwigowe, powszechne jest również wykorzystywanie siły hydraulicznej do wykrywania masy. Siła testowa jest przykładana do tłoka lub membrany i przekazywana przewodami hydraulicznymi do czujnika zegarowego opartego na rurce Bourdona lub czujniku elektronicznym.

Skala Wagi Domowej

Mechaniczna waga łazienkowa. Nacisk na wewnętrzne sprężyny obraca tarczę wyświetlającą wagę użytkownika w funtach.

Elektroniczne wagi cyfrowe wyświetlają wagę jako liczbę, zwykle na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym (LCD). Są wszechstronne, ponieważ mogą wykonywać obliczenia na pomiarze i przesyłać je do innych urządzeń cyfrowych. W skali cyfrowej siła ciężaru powoduje odkształcenie sprężyny, a wielkość odkształcenia jest mierzona przez jeden lub więcej przetworników zwanych tensometrami . Tensometr to przewodnik , którego opór elektryczny zmienia się, gdy zmienia się jego długość. Tensometry mają ograniczoną pojemność, a większe wagi cyfrowe mogą wykorzystywać hydraulikę przetwornik zwany ogniwem obciążnikowym . Do urządzenia przykładane jest napięcie, a ciężar powoduje zmianę przepływającego przez nie prądu. Prąd jest konwertowany na liczbę cyfrową przez przetwornik analogowo-cyfrowy , tłumaczony przez logikę cyfrową na właściwe jednostki i wyświetlany na wyświetlaczu. Zwykle urządzenie jest obsługiwane przez mikroprocesorowy .

Cyfrowa waga łazienkowa

Cyfrowa waga łazienkowa to waga na podłodze, na której stoi osoba. Waga jest pokazywana na wyświetlaczu LED lub LCD. Cyfrowa elektronika może nie tylko wyświetlać wagę, ale może obliczać zawartość tkanki tłuszczowej, BMI , masę beztłuszczową, masę mięśniową i stosunek wody. Niektóre nowoczesne wagi łazienkowe są połączone bezprzewodowo lub komórkowo i mają takie funkcje, jak integracja ze smartfonem, przechowywanie w chmurze i śledzenie kondycji. Zazwyczaj zasilane są z ogniwa guzikowego lub baterii rozmiaru AA lub AAA.

Cyfrowa waga kuchenna

Cyfrowe wagi kuchenne służą do ważenia żywności w kuchni podczas gotowania. Zwykle są lekkie i kompaktowe.

Skala tensometru

W elektronicznych wersjach wag sprężynowych ugięcie belki podtrzymującej nieznaną masę jest mierzone za pomocą tensometru , który jest rezystancją elektryczną wrażliwą na długość . Wydajność takich urządzeń jest ograniczona jedynie odpornością wiązki na ugięcie. Wyniki z kilku lokalizacji pomocniczych mogą być sumowane elektronicznie, dzięki czemu technika ta nadaje się do wyznaczania masy bardzo ciężkich obiektów, takich jak samochody ciężarowe i wagony, i jest stosowana w nowoczesnych wagach pomostowych .

Supermarket i inna skala detaliczna

Wagi te znajdują zastosowanie w nowoczesnych działach piekarniczym , spożywczym , delikatesowym , owocowym , mięsnym , produkcyjnym i innych towarów łatwo psujących się. Wagi supermarketowe mogą drukować etykiety i paragony, oznaczać masę i liczbę, cenę jednostkową, cenę całkowitą iw niektórych przypadkach tarować . Niektóre nowoczesne wagi supermarketów drukują RFID znacznik, którego można użyć do śledzenia przedmiotu pod kątem manipulacji lub zwrotów. W większości przypadków tego typu wagi mają zapieczętowaną kalibrację, dzięki czemu odczyt na wyświetlaczu jest prawidłowy i nie można go sfałszować. W USA wagi są certyfikowane przez National Type Evaluation Program (NTEP), w RPA przez South African Bureau of Standards , w Australii są certyfikowane przez National Measurement Institute (NMI) , a w Wielkiej Brytanii przez International Organizacja Metrologii Prawnej .

Testowanie i certyfikacja

Zobacz też: Weryfikacja i walidacja
Wagi używane do celów handlowych w Stanach Zjednoczonych , podobnie jak ta przy kasie w stołówce , są sprawdzane pod kątem dokładności przez Biuro Miar i Wag FDACS .

Większość krajów reguluje konstrukcję i obsługę wag używanych w handlu (np. W Unii Europejskiej wagi są objęte dyrektywami 2014/31/UE i 2014/32/UE. Procedura oceny zgodności przeprowadzana jest przed wprowadzeniem wagi do obrotu. Wagi są weryfikowane w użytkowaniu po określonym czasie w krajach członkowskich UE. ). To zwykle powoduje, że technologia skali pozostaje w tyle za innymi technologiami, ponieważ wprowadzanie nowych projektów wiąże się z kosztownymi przeszkodami regulacyjnymi. Niemniej jednak nastąpiło [ kiedy? ] trend do „cyfrowych ogniw obciążnikowych”, które w rzeczywistości są czujnikami tensometrycznymi z dedykowanymi przetwornikami analogowymi i siecią wbudowaną w samą komórkę. Takie projekty zmniejszyły problemy serwisowe związane z łączeniem i przesyłaniem pewnej liczby 20-miliwoltowych sygnałów w nieprzyjaznym środowisku.

Przepisy rządowe generalnie wymagają okresowych kontroli przeprowadzanych przez licencjonowanych techników przy użyciu odważników, których kalibracja jest identyfikowalna z zatwierdzonym laboratorium. Wagi przeznaczone do użytku niehandlowego, na przykład używane w łazienkach, gabinetach lekarskich, kuchniach (kontrola porcji) i do szacowania cen (ale nie do oficjalnego ustalania cen) mogą być produkowane, ale zgodnie z prawem muszą być oznaczone jako „Nielegalne do handlu” w celu zapewnienia, że ​​nie zostaną one zmienione w sposób zagrażający interesom handlowym. [ potrzebne źródło ] W Stanach Zjednoczonych dokument opisujący, w jaki sposób wagi muszą być projektowane, instalowane i używane do celów komercyjnych, jest Podręcznik NIST 44 . Certyfikat Legal For Trade (LFT) zwykle zatwierdza czytelność jako powtarzalność/10, aby zapewnić maksymalny margines błędu wynoszący 10%. [ potrzebne wyjaśnienie ] [ potrzebne źródło ]

Ponieważ grawitacja zmienia się o ponad 0,5% na powierzchni ziemi, rozróżnienie między siłą grawitacji a masą jest istotne dla dokładnej kalibracji wag do celów komercyjnych. Zwykle celem jest zmierzenie masy próbki, a nie jej siły spowodowanej grawitacją w tym konkretnym miejscu.

Tradycyjna waga mechaniczna z równoważnią samoistnie mierzoną masą. Jednak zwykłe wagi elektroniczne z natury rzeczy mierzą siłę grawitacji między próbką a ziemią, tj. masę próbki, która zmienia się w zależności od lokalizacji. Tak więc taka waga musi być ponownie skalibrowana po instalacji, dla tego konkretnego miejsca, w celu uzyskania dokładnego wskazania masy.

Źródła błędów

Niektóre źródła błędów w ważeniu to:

  • Wypór – obiekty w powietrzu wytwarzają siłę wyporu, która jest wprost proporcjonalna do objętości wypartego powietrza. Różnica gęstości powietrza spowodowana ciśnieniem barometrycznym i temperaturą powoduje błędy.
  • Błąd w masie odważnika referencyjnego
  • Podmuchy powietrza, nawet te niewielkie, które przesuwają wagę w górę lub w dół
  • tarcie w ruchomych elementach, które powoduje, że waga osiąga równowagę przy innej konfiguracji niż równowaga bez tarcia.
  • Osiadanie unoszącego się w powietrzu pyłu, który przyczynia się do ciężaru
  • Błędna kalibracja w czasie, spowodowana dryfem dokładności obwodu lub zmianą temperatury
  • Źle ustawione elementy mechaniczne z powodu rozszerzalności cieplnej lub kurczenia się elementów
  • Pola magnetyczne działające na elementy żelazne
  • Siły z pól elektrostatycznych , na przykład od stóp szurających po dywanach w suchy dzień
  • Reaktywność chemiczna między powietrzem a ważoną substancją (lub samą wagą w postaci korozji )
  • Kondensacja wody atmosferycznej na zimnych przedmiotach
  • Odparowanie wody z mokrych rzeczy
  • Konwekcja powietrza z gorących lub zimnych przedmiotów
  • Różnice grawitacyjne dla wagi mierzącej siłę, ale nie dla wagi.
  • Wibracje i zaburzenia sejsmiczne

Hybrydowe wagi sprężynowe i balansowe

Prototyp elastycznej wagi wysięgnikowej do pomiaru masy.

Elastyczna skala ramienia

W 2014 roku wprowadzono koncepcję wagi hybrydowej, elastycznie odkształcalnej wagi ramieniowej, będącej połączeniem wagi sprężynowej i wagi belkowej, wykorzystującej jednocześnie obie zasady równowagi i deformacji. W tej skali sztywne ramiona klasycznej wagi belkowej (na przykład stalowej ) są zastąpione elastycznym elastycznym prętem w nachylonej, beztarciowej tulei ślizgowej. Pręt może osiągnąć wyjątkową równowagę ślizgową, gdy na jego krawędziach zostaną przyłożone dwa pionowe obciążenia stałe (lub masy). Równowaga, która byłaby niemożliwa przy sztywnych ramionach, jest gwarantowana dzięki siłom konfiguracyjnym rozwijają się na dwóch krawędziach tulei w wyniku zarówno warunków swobodnego poślizgu, jak i nieliniowej kinematyki elastycznego pręta. To urządzenie do pomiaru masy może pracować również bez przeciwwagi .

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Weighing_scale&oldid=1143788004 ”