Что такое лабораторные весы
Лабораторные весы измеряют массу, и определяющая всё остальное характеристика - это дискретность отсчёта, наименьший шаг, который показывает прибор. Она задаёт, что вообще можно на них взвесить: прибор не различит разницу меньше собственной последней цифры. Рабочее правило такое - проба должна быть достаточно крупной, чтобы требуемая относительная погрешность с запасом укладывалась в то, что весы способны различить.
Три семейства закрывают большую часть лабораторных взвешиваний. Прецизионные весы, или весы с верхней платформой, электронные и считывают от нескольких граммов до десятых долей грамма или миллиграмма; их применяют для приготовления растворов, контроля проб и обычных взвешиваний. Аналитические или полуаналитические весы тоже электронные и считывают до десятых или сотых долей миллиграмма; они работают только внутри ветрозащитной витрины, потому что при такой разрешающей способности прибор реагирует на воздух в помещении не меньше, чем на пробу. Механические, или двучашечные, весы не дают ни одного из этих шагов: пробу уравновешивают внешними гирями на коромысле, поэтому то, что весы способны различить, задаёт не дисплей, а наименьшая гиря в наборе. Питания и прогрева они не требуют, потому их и по-прежнему ставят там, где на столе нет электросети, а метод просит лишь грубую проверку.
Компромисс между дискретностью отсчёта и наибольшим пределом взвешивания принципиален: чем мельче шаг, тем меньшую нагрузку принимает прибор. Потому весы и выбирают исходя из наименьшей величины, которую нужно взвесить точно, а не из наибольшей. Эта страница охватывает именно эту зависимость, варианты калибровки и условия среды, которые решают, сможет ли прибор с мелкой дискретностью удержать стабильное показание там, где его предполагается установить.
Как лабораторные весы выполняет измерение
В электронных весах платформа держится на системе электромагнитной компенсации силы: ток, нужный чтобы удержать платформу против опорной силы, пропорционален нагрузке, и прибор измеряет именно этот ток, а не механический прогиб. Потому прибор и может подстраиваться по встроенной опорной массе, и потому температура окружающей среды влияет на показание - геометрия и электроника уходят вместе с ней.
При мелкой дискретности главными являются два источника погрешности. Первый - среда: потоки воздуха, вибрация через стол и лучистое тепло от оператора или близкого окна всё это прибор показывает как изменение результата. Ветрозащитная витрина для аналитических весов не аксессуар, а часть системы взвешивания. Второй - сама проба: гигроскопичный или летучий материал меняет массу прямо во время взвешивания, а статический заряд на пластиковом сосуде уводит показание от истинного значения.
Механические весы работают по сравнению, а не по преобразованию массы в сигнал. Пробу кладут на одну чашку, известные гири - на другую, и коромысло считывают, когда оно замирает у отметки. Массу ничто не превращает в электрический сигнал, поэтому встроенной опорной массы для подстройки нет, прогрев и питание тоже не нужны; точность взвешивания держится на самих гирях и на состоянии подвесов, которые обслуживают, а не компенсируют. Потому механические весы и берут там, где взвешивание - грубая прикидка в месте без электричества, и потому их не указывают в спецификации, как только показание нужно записать или повторить с более мелким шагом.
Калибровка и юстировка - отдельные понятия, которые часто смешивают. Калибровка устанавливает, насколько показание расходится с опорным значением; юстировка меняет сам прибор, чтобы показание совпало. Моторизованную внутреннюю юстировку может запускать изменение температуры или таймер, и тогда прибор держится ближе к верному значению между внешними проверками. Внешняя юстировка рассчитывает на то, что у оператора есть подходящая опорная гиря и что он применит её вовремя.
Варианты конфигурации
Большую часть спецификации определяют именно эти решения, а не класс точности. Каждое ограничивает следующее, поэтому их и утверждают по порядку.
| Конфигурация | Что нужно зафиксировать | Что это на самом деле определяет |
| Механизм взвешивания | Электронная компенсация силы либо механическое коромысло, уравновешенное внешними гирями | Чем ограничен шаг - разрешающей способностью дисплея или наименьшей гирей в наборе - и нужно ли прибору питание вообще. |
| Дискретность отсчёта | Наименьший показываемый шаг, от десятых долей грамма до сотых долей миллиграмма | Какие пробы взвешиваются с требуемой относительной погрешностью и становится ли нужной ветрозащитная витрина. |
| Наибольший предел взвешивания | Наибольшая нагрузка, которую прибор принимает при этой дискретности | Размер сосуда и навески и сколько тары должно входить в предел взвешивания. |
| Размер платформы и зазор | Габариты платформы и свободное пространство над ней | Влезет ли сосуд и можно ли обращаться с пробой, не касаясь витрины. |
| Калибровка и юстировка | Внутренняя моторизованная юстировка либо внешняя - с опорной гирей | Корректирует ли прибор себя сам при уходе температуры или зависит от процедуры оператора через заданный интервал. |
| Ветрозащитная витрина | Есть она или нет, и моторизована ли она | Сможет ли точные весы вообще удержать стабильное показание в помещении, где они стоят. |
| Интерфейс и данные | Последовательный выход или USB, и можно ли передавать показания в систему | Записывают ли результаты вручную или снимают автоматически, что важно там, где надо вести лабораторный журнал. |
| Функции применения | Штучный счёт, взвешивание в процентах, взвешивание по рецептуре и динамическое взвешивание неустойчивых проб | Выполняются ли рутинные задачи на самих весах или оператором с калькулятором, и можно ли вообще взвесить подвижную пробу. |
| Утверждение типа | Одобрен ли прибор для торговых расчётов или регулируемого применения | Можно ли применять весы в расчётной операции или регулируемом заявлении - это вопрос не технический, а юридический. |
Как выбрать лабораторные весы
| Фактор | Почему от этого зависит ответ | Как решить это до запроса |
|---|
| Наименьшая взвешиваемая величина | Именно эта цифра, а не наибольшая, задаёт дискретность отсчёта | Укажите наименьшую массу пробы и требуемую относительную погрешность при этой массе. |
| Наибольшая нагрузка и тара | Предел взвешивания должен покрывать пробу, сосуд и всё, что добавляют | Укажите наибольшую суммарную массу, включая сосуд. |
| Требуемая относительная погрешность | Допуск, заданный в процентах при наименьшей пробе, ставит нижнюю границу дискретности | Опишите критерии приёмки, а не только номинальную массу. |
| Условия на столе | Сквозняки, вибрация, хождение людей и прямые солнечные лучи действуют на точные весы | Опишите помещение и возможна ли антивибрационная опора или отдельная весовая. |
| Характер пробы | Гигроскопичные, летучие, наэлектризованные и магнитные материалы ведут себя на платформе по-разному | Опишите материал и нужно ли завершить взвешивание быстро. |
| Требование к регистрации | Регламентированной или аккредитованной лаборатории обычно нужно вести запись | Укажите, распечатываются ли результаты, выгружаются или вносятся в лабораторный журнал. |
| Режим калибровки и проверки | Внутренняя юстировка или внешние гири, и с каким интервалом | Укажите, нужен ли сертификат о калибровке и кто держит опорные гири. |
Если что-то из этого ещё не решено, пришлите известное. Коммерческое предложение можно дать по описанию задачи и уточнить, когда пробелы будут закрыты.
Ближайшие альтернативы
лабораторные весы: какие типы обычно имеют в виду в запросе и где на самом деле решается выбор.
| Ближайшая альтернатива | Что отличает его от лабораторных весов |
| Аналитические весы | Мелкий конец того же семейства: считывает до десятых или сотых долей миллиграмма и требует ветрозащитной витрины. Дополнительная разрешающая способность приносит и наименьшую массу пробы, ниже которой результат уже ненадёжен, так что это не просто улучшенные прецизионные весы - это верный прибор лишь там, где проба достаточно мала, чтобы это оправдать. |
| pH-метры | Измеряют активность ионов водорода, а не массу, и это совершенно отдельный прибор. Стол они делят с весами, потому что для приготовления раствора нужны оба: весы - чтобы взять навеску реактива, прибор - чтобы проверить результат, оттого их так часто закупают вместе. |
| Водяные бани | Держат пробу при заданной температуре и ничего про неё не измеряют. Это часть подготовки проб, а не измерения, и весы, поставленные рядом с баней, надо защищать от её тепла и от создаваемых ею сквозняков. |
| Сушильные шкафы | Удаляют влагу или доводят пробу до постоянной массы перед взвешиванием. Сушка и взвешивание - два шага одного метода, и весы, идущие за шкафом, надо ставить там, куда не доходят тепло и движение воздуха от него. |
| Лабораторные шейкеры | Взбалтывают или перемешивают пробу при подготовке. Как и сушильный шкаф, шейкер предшествует измерению, а его вибрация - прямая помеха весам на том же столе. |
| Лабораторные центрифуги | Разделяют фазы вращением и создают и вибрацию, и собственные требования безопасности. Весами иногда пользуются, чтобы подобрать уравновешенные пробирки для центрифуги, - это другая задача, чем аналитическое взвешивание в лаборатории. |
Чаще всего путают прецизионные и аналитические весы. Решающий вопрос - наименьшая проба, которую надо взвесить с требуемой относительной погрешностью, а не наибольшая нагрузка, которую увидит прибор.
Что включить в запрос
Первый ответ может быть предложением, а не списком вопросов, если запрос содержит эти данные. Если значение неизвестно, пришлите описание задачи - мы уточним, что из неё следует.
- Наименьшая масса пробы и относительная погрешность, требуемая при этой массе
- Наибольшая суммарная нагрузка, включая сосуд
- Размер и тип сосуда
- Взвешиваемый материал и то, гигроскопичен ли он, летуч ли, накапливает ли статический заряд
- Условия на столе и возможность антивибрационной опоры
- Что предпочтительнее - внутренняя юстировка или внешние опорные гири
- Нужно ли записывать или выгружать показания
- Требуются ли сертификат о калибровке или утверждение типа
- Количество, порт назначения и требуемая дата поставки
