Qu'est-ce qu'une balance de laboratoire
Une balance de laboratoire mesure une masse, et la caractéristique qui commande tout le reste est sa lisibilité : le plus petit échelon qu'elle peut afficher. Ce chiffre fixe ce qui peut être pesé sur l'instrument, car un appareil ne peut pas résoudre un écart plus petit que son propre dernier chiffre. La règle de travail est que l'échantillon doit être assez grand pour que l'exactitude relative demandée tombe confortablement à l'intérieur de ce que la balance peut résoudre.
Trois familles couvrent la plupart des pesées de laboratoire. Une balance de précision, ou balance à plateau, est électronique et lit de quelques grammes jusqu'au dixième de gramme ou au milligramme ; elle sert à préparer des solutions, à contrôler des échantillons et aux pesées courantes. Une balance analytique ou semi-micro est également électronique et lit au dixième ou au centième de milligramme ; elle ne travaille qu'à l'intérieur d'un pare-brise, car à cette lisibilité l'instrument réagit autant à l'air de la pièce qu'à l'échantillon. Une balance mécanique ou à deux plateaux ne résout ni l'un ni l'autre de ces échelons : l'échantillon est équilibré contre des poids externes sur un fléau, si bien que ce qu'elle peut distinguer est fixé par le plus petit poids de la série et non par un afficheur. Elle n'a besoin ni d'alimentation ni de préchauffage, ce qui explique qu'on la trouve encore là où le poste n'a pas de prise et où la méthode ne demande qu'un contrôle grossier.
Le compromis entre lisibilité et capacité est fondamental : plus l'échelon devient fin, plus la charge que l'instrument peut porter diminue. Une balance se choisit donc autour de la plus petite quantité à peser avec exactitude, et non autour de la plus grande. Cette page couvre cette relation, les options d'étalonnage et les conditions d'environnement qui décident si une balance fine peut tenir une lecture stable là où elle doit être installée.
Comment mesure une balance de laboratoire
Une balance électronique suspend le plateau à un système de compensation de force électromagnétique : le courant nécessaire pour maintenir le plateau contre une force de référence est proportionnel à la charge, et l'instrument mesure ce courant plutôt qu'une déformation mécanique. C'est pourquoi il peut s'ajuster contre une masse étalon interne, et pourquoi la température ambiante agit sur la lecture : la géométrie et l'électronique bougent toutes les deux avec elle.
Deux sources d'erreur dominent aux lisibilités fines. La première est l'environnement : les courants d'air, les vibrations transmises par le plan de travail et la chaleur rayonnée par un opérateur ou par une fenêtre proche s'inscrivent tous comme des variations sur l'afficheur. Un pare-brise n'est pas un accessoire pour une balance analytique, c'est une partie du système de pesée. La seconde est l'échantillon lui-même : une matière hygroscopique ou volatile change de masse pendant qu'on la pèse, et une charge statique sur un récipient en plastique écarte la lecture de la valeur vraie.
Une balance mécanique fonctionne par comparaison et non par transduction. L'échantillon est placé sur un plateau et des poids connus sur l'autre, et le fléau se lit lorsqu'il s'immobilise sur son repère. Rien ne transforme la masse en signal électrique : il n'y a donc pas de masse étalon interne à ajuster, pas de préchauffage et pas d'alimentation à prévoir ; l'exactitude de la pesée repose sur les poids eux-mêmes et sur l'état des pivots, qui s'entretiennent au lieu de se compenser. C'est pourquoi la balance mécanique se choisit là où la pesée est un contrôle grossier dans un endroit sans alimentation, et pourquoi elle n'est plus l'instrument à retenir dès que la lecture doit être enregistrée ou répétée à un échelon plus fin.
L'étalonnage et l'ajustage sont deux idées distinctes que l'on confond souvent. L'étalonnage établit de combien la lecture s'écarte de la référence ; l'ajustage modifie l'instrument pour que la lecture coïncide. Un ajustage motorisé interne peut être déclenché par une variation de température ou par une minuterie, ce qui garde l'instrument plus proche du juste entre deux vérifications externes. L'ajustage externe dépend d'un opérateur disposant d'un poids étalon adapté et l'appliquant au bon moment.
Choix de configuration
L'essentiel de la spécification est déterminé par ces décisions plutôt que par la classe d'exactitude. Chacune contraint la suivante, c'est pourquoi elles sont tranchées dans l'ordre.
| Configuration | Options à fixer | Ce que cela détermine réellement |
| Mécanisme de pesée | Compensation de force électronique, ou fléau mécanique équilibré contre des poids externes | Si l'échelon est limité par la résolution d'un afficheur ou par le plus petit poids de la série, et si l'instrument a besoin d'une alimentation tout court. |
| Lisibilité | Le plus petit échelon affiché, du dixième de gramme au centième de milligramme | Quels échantillons peuvent être pesés à l'exactitude relative demandée, et si un pare-brise devient nécessaire. |
| Capacité | La charge maximale que l'instrument accepte à cette lisibilité | La taille du récipient et du lot, et quelle tare doit être portée. |
| Taille du plateau et dégagement | Les dimensions du plateau et la place disponible au-dessus | Si le récipient rentre, et si l'échantillon peut être manipulé sans toucher le pare-brise. |
| Étalonnage et ajustage | Ajustage motorisé interne, ou ajustage externe avec un poids étalon | Si l'instrument se corrige quand la température varie, ou s'il dépend d'une procédure opérateur à intervalle défini. |
| Pare-brise | Monté ou absent, et motorisé ou non | Si une balance fine peut tenir une lecture stable dans la pièce où elle se trouve. |
| Interface et données | Sortie série ou USB, et possibilité d'envoyer les lectures vers un système | Si les résultats sont relevés à la main ou acquis, ce qui compte lorsqu'un enregistrement de laboratoire doit être tenu. |
| Fonctions applicatives | Comptage, pesée en pourcentage, formulation, et pesée dynamique pour échantillons instables | Si les tâches de routine se font sur la balance ou par l'opérateur avec une calculatrice, et si un échantillon en mouvement peut être pesé. |
| Statut réglementé ou homologué | Si l'instrument est homologué pour un usage commercial ou réglementé | Si la balance peut servir à une transaction ou à une déclaration réglementée, ce qui est une question juridique plutôt que technique. |
Comment choisir une balance de laboratoire
| Critère | Pourquoi il décide de la réponse | Comment le fixer avant de nous consulter |
|---|
| Plus petite quantité à peser | C'est ce chiffre, et non le plus grand, qui fixe la lisibilité | Indiquez la plus petite masse d'échantillon, et l'exactitude relative exigée à cette masse. |
| Charge maximale et tare | La capacité doit couvrir l'échantillon, le récipient et tout ce qui s'ajoute | Indiquez le total le plus lourd, récipient compris. |
| Exactitude relative exigée | Une tolérance exprimée en pourcentage sur le plus petit échantillon fixe un plancher de lisibilité | Énoncez les critères d'acceptation, pas seulement la masse nominale. |
| Environnement du poste | Courants d'air, vibrations, passage de personnes et soleil direct agissent tous sur une balance fine | Décrivez la pièce, et si un support antivibratoire ou une salle de pesée séparée est possible. |
| Nature de l'échantillon | Matières hygroscopiques, volatiles, chargées statiquement et magnétiques se comportent toutes différemment sur un plateau | Décrivez la matière, et si la pesée doit être terminée rapidement. |
| Exigence d'enregistrement | Un laboratoire réglementé ou accrédité doit généralement tenir un enregistrement | Précisez si les résultats sont imprimés, exportés, ou écrits dans un cahier de laboratoire. |
| Régime d'étalonnage et de vérification | Ajustage interne ou poids externes, et à quel intervalle | Précisez si un certificat d'étalonnage est exigé, et qui détient les poids étalons. |
Si l'un de ces points reste ouvert, envoyez ce qui est connu. Un devis peut être établi sur une description de service et affiné une fois les lacunes comblées.
Les alternatives les plus proches
Ce sont les types que recouvre généralement une demande pour une balance de laboratoire, et le moment où le choix se décide vraiment.
| Alternative la plus proche | Ce qui la distingue d'une balance de laboratoire |
| Balances analytiques | L'extrémité fine de la même famille, qui lit au dixième ou au centième de milligramme et dépend d'un pare-brise. Cette lisibilité supplémentaire apporte aussi une masse minimale d'échantillon en dessous de laquelle le résultat n'est plus fiable : ce n'est donc pas simplement une meilleure version d'une balance de précision, c'est le bon instrument seulement là où l'échantillon est assez petit pour le justifier. |
| PH-mètres | Ils mesurent l'activité des ions hydrogène et non une masse, et sont un instrument entièrement distinct. Ils partagent la paillasse avec une balance parce que préparer une solution demande les deux, la balance pour peser le réactif et le pH-mètre pour contrôler le résultat, ce qui explique qu'ils soient si souvent achetés ensemble. |
| Bains-marie | Ils maintiennent des échantillons à une température contrôlée plutôt que de mesurer quoi que ce soit à leur sujet. Ils relèvent de la préparation d'échantillon et non de la mesure, et une balance placée près de l'un d'eux doit être protégée de sa chaleur et des courants d'air qu'il crée. |
| Étuves de laboratoire | Elles éliminent l'humidité ou amènent un échantillon à masse constante avant la pesée. Le séchage et la pesée sont deux étapes d'une même méthode, et la balance qui suit une étuve doit se trouver là où la chaleur et le mouvement d'air de l'étuve ne l'atteignent pas. |
| Agitateurs de laboratoire | Ils agitent ou mélangent un échantillon dans le cadre de la préparation. Comme l'étuve, l'agitateur se situe en amont de la mesure, et ses vibrations sont un problème direct pour une balance qui partage la même paillasse. |
| Centrifugeuses de laboratoire | Elles séparent des phases par rotation et produisent à la fois des vibrations et une exigence de sécurité qui leur est propre. Une balance sert parfois à équilibrer les tubes d'une centrifugeuse, ce qui est une fonction différente de la pesée analytique du laboratoire. |
La paire la plus souvent confondue est la balance de précision et la balance analytique. La question qui tranche est la plus petite quantité à peser à l'exactitude relative exigée, et non la charge maximale que l'instrument verra.
Ce qu'il faut inclure dans la demande
La première réponse peut être un devis plutôt qu'une série de questions si la demande contient ces éléments. Lorsqu'un chiffre est inconnu, envoyez la description de l'usage et nous confirmerons ce qu'il implique.
- Plus petite masse d'échantillon, et exactitude relative exigée à cette masse
- Charge totale la plus lourde, récipient compris
- Taille et type du récipient
- La matière pesée, et si elle est hygroscopique, volatile ou chargée statiquement
- Environnement du poste, et si un support antivibratoire est possible
- Si un ajustage interne ou des poids étalons externes sont préférés
- Si les lectures doivent être enregistrées ou exportées
- Si un certificat d'étalonnage ou une homologation réglementée est exigé
- Quantité, port de destination et date de livraison requise
