cân phòng thí nghiệm là gì
Cân phòng thí nghiệm đo khối lượng, và quy cách chi phối mọi thứ còn lại là độ chia nhỏ nhất - gia số nhỏ nhất mà máy hiển thị được. Con số ấy định ra những gì có thể cân trên máy, bởi một thiết bị không thể phân giải độ chênh nhỏ hơn chữ số cuối của chính nó. Quy tắc thực hành là mẫu phải đủ lớn để độ chính xác tương đối yêu cầu nằm thoải mái trong phần mà máy phân giải được.
Ba dòng thiết bị phủ phần lớn việc cân trong phòng thí nghiệm. Cân chính xác hay cân đĩa đặt trên là loại điện tử, đọc từ vài gam xuống tới một phần mười gam hoặc một miligam, dùng để pha dung dịch, kiểm tra mẫu và cân thông thường. Cân phân tích hoặc cân bán vi lượng cũng là loại điện tử và đọc tới một phần mười hoặc một phần trăm miligam; máy chỉ làm việc bên trong màn chắn gió, vì ở độ phân giải đó thiết bị phản ứng với không khí trong phòng nhiều không kém gì mẫu. Cân cơ khí hai đĩa thì không bị giới hạn bởi cả hai kiểu gia số trên: mẫu được cân bằng với các quả cân đặt ngoài trên một đòn bẩy, nên điều mà máy phân biệt được do quả cân nhỏ nhất trong bộ quả cân quyết định chứ không do màn hình. Máy không cần nguồn điện và không cần thời gian khởi động, đó là lý do nó vẫn xuất hiện ở những bàn cân không có điện lưới và phương pháp chỉ yêu cầu một phép kiểm tra thô.
Đánh đổi giữa độ chia nhỏ và tải trọng là điều căn bản: khi gia số mịn hơn, tải mà thiết bị chịu được lại giảm xuống. Một chiếc cân vì thế được chọn quanh lượng nhỏ nhất cần cân chính xác, chứ không quanh lượng lớn nhất. Trang này trình bày mối quan hệ đó, các phương án hiệu chuẩn, và những điều kiện môi trường quyết định liệu một chiếc cân phân giải cao có giữ được số đọc ổn định ở nơi nó sẽ được lắp đặt hay không.
Cách cân phòng thí nghiệm đo
Cân điện tử treo đĩa cân trên một hệ thống bù lực điện từ: dòng điện cần thiết để giữ đĩa cân chống lại một lực chuẩn tỷ lệ với tải trọng, và thiết bị đo dòng điện đó chứ không đo độ chuyển vị cơ khí. Đây là lý do máy có thể tự điều chỉnh so với một khối lượng chuẩn tích hợp bên trong, và cũng là lý do nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tới số đọc - cả hình học lẫn phần điện tử đều thay đổi theo.
Hai nguồn sai số chiếm ưu thế ở độ chia nhỏ mịn. Nguồn thứ nhất là môi trường: luồng không khí, rung động truyền qua bàn cân và bức xạ nhiệt từ người thao tác hoặc cửa sổ gần đó đều hiện lên màn hình dưới dạng thay đổi số đọc. Với cân phân tích, màn chắn gió không phải phụ kiện mà là một phần của hệ thống cân. Nguồn thứ hai là bản thân mẫu - vật liệu hút ẩm hoặc bay hơi đổi khối lượng ngay trong lúc đang cân, và tích tĩnh điện trên hộp nhựa đẩy số đọc lệch khỏi giá trị thật.
Cân cơ khí làm việc bằng cách so sánh chứ không bằng cách chuyển đổi thành tín hiệu. Mẫu được đặt lên một đĩa, các quả cân đã biết đặt lên đĩa kia, và đòn bẩy được đọc khi nó dừng lại ở vị trí chỉ thị. Không có bộ phận nào biến khối lượng thành tín hiệu điện, nên máy không có khối lượng chuẩn bên trong để tự điều chỉnh, không cần khởi động và không cần nguồn điện để cấp; độ chính xác của phép cân dựa vào chính các quả cân và vào tình trạng của các dao tựa, những thứ được bảo dưỡng chứ không được bù trừ. Đó là lý do cân cơ khí được chọn khi phép cân chỉ là một phép kiểm tra thô ở nơi không có điện, và cũng là lý do nó không phải thiết bị để quy định khi số đọc phải được ghi lại hoặc lặp lại ở gia số mịn hơn.
Hiệu chuẩn và điều chỉnh là hai khái niệm tách biệt nhưng thường bị gộp làm một. Hiệu chuẩn xác định số đọc lệch bao xa so với chuẩn; điều chỉnh thay đổi thiết bị để số đọc khớp với chuẩn. Cơ cấu điều chỉnh bên trong bằng mô tơ có thể được kích hoạt bởi sự thay đổi nhiệt độ hoặc bởi bộ hẹn giờ, nhờ vậy thiết bị luôn gần với giá trị đúng hơn giữa các lần kiểm tra bên ngoài. Điều chỉnh bên ngoài phụ thuộc vào việc người thao tác có quả cân chuẩn phù hợp và dùng nó đúng thời điểm.
Lựa chọn cấu hình
Phần lớn thông số được quyết định bởi những lựa chọn này chứ không phải bởi cấp chính xác. Mỗi lựa chọn ràng buộc lựa chọn kế tiếp, nên chúng được chốt theo thứ tự.
| Cấu hình | Tùy chọn cần xác định | Nó thực sự quyết định điều gì |
| Cơ cấu cân | Bù lực bằng điện tử, hoặc đòn bẩy cơ khí cân bằng với các quả cân đặt ngoài | Gia số bị giới hạn bởi độ phân giải của màn hình hay bởi quả cân nhỏ nhất trong bộ quả cân, và thiết bị có cần nguồn điện hay không. |
| Độ chia nhỏ | Gia số nhỏ nhất hiển thị, từ một phần mười gam xuống tới một phần trăm miligam | Những mẫu nào cân được tới độ chính xác tương đối yêu cầu, và màn chắn gió có trở thành bắt buộc hay không. |
| Tải trọng | Tải lớn nhất mà thiết bị nhận ở độ chia nhỏ đó | Kích thước của vật chứa và của lô mẫu, và lượng bì mà máy phải chịu. |
| Kích thước đĩa và khoảng phía trên | Kích thước đĩa cân và khoảng không gian phía trên nó | Vật chứa có đặt vừa hay không, và mẫu có thao tác được mà không chạm vào màn chắn hay không. |
| Hiệu chuẩn và điều chỉnh | Điều chỉnh bên trong bằng mô tơ, hoặc điều chỉnh bên ngoài bằng quả cân chuẩn | Thiết bị có tự hiệu chỉnh khi nhiệt độ thay đổi hay không, hay phụ thuộc vào quy trình của người thao tác theo một khoảng thời gian định trước. |
| Màn chắn gió | Có lắp hoặc không lắp, và có loại đóng mở bằng mô tơ hay không | Một chiếc cân phân giải cao có giữ được số đọc ổn định trong căn phòng nơi nó đặt hay không. |
| Giao tiếp và dữ liệu | Ngõ ra nối tiếp hoặc USB, và số đọc có gửi được tới một hệ thống hay không | Kết quả được ghi bằng tay hay được lưu tự động, điều quan trọng ở nơi phải giữ hồ sơ phòng thí nghiệm. |
| Chức năng ứng dụng | Đếm số lượng, cân theo phần trăm, lập công thức, và cân động cho mẫu không ổn định | Các công việc thường ngày được làm ngay trên cân hay do người thao tác dùng máy tính bỏ túi, và một mẫu đang thay đổi có cân được hay không. |
| Trạng thái được phê chuẩn hoặc chịu quản lý | Máy có được phê chuẩn cho mua bán hoặc cho một mục đích chịu quản lý hay không | Cân có dùng được cho một giao dịch hoặc một tuyên bố chịu quản lý hay không; đây là vấn đề pháp lý hơn là vấn đề kỹ thuật. |
Cách chọn cân phòng thí nghiệm
| Yếu tố | Vì sao nó quyết định kết quả | Cách xác định trước khi gửi yêu cầu |
|---|
| Lượng nhỏ nhất cần cân | Chính con số này, không phải con số lớn nhất, đặt ra độ chia nhỏ | Nêu khối lượng mẫu nhỏ nhất và độ chính xác tương đối yêu cầu tại khối lượng đó. |
| Tải lớn nhất và lượng bì | Tải trọng phải bao phủ mẫu, vật chứa và mọi thứ thêm vào | Nêu tổng tải nặng nhất, bao gồm cả vật chứa. |
| Độ chính xác tương đối yêu cầu | Một dung sai nêu theo phần trăm tại mẫu nhỏ nhất đặt ra ngưỡng dưới cho độ chia nhỏ | Nêu rõ tiêu chí chấp nhận, không chỉ nêu khối lượng danh định. |
| Môi trường của bàn cân | Gió lùa, rung động, người đi lại và ánh nắng trực tiếp đều tác động lên một chiếc cân phân giải cao | Mô tả căn phòng, và liệu có thể dùng bệ chống rung hoặc một phòng cân riêng hay không. |
| Đặc tính của mẫu | Vật liệu hút ẩm, bay hơi, nhiễm tĩnh điện và có từ tính đều hành xử khác nhau trên đĩa cân | Mô tả vật liệu, và liệu phép cân có phải hoàn thành thật nhanh hay không. |
| Yêu cầu ghi dữ liệu | Một phòng thí nghiệm chịu quản lý hoặc được công nhận thường phải lưu lại kết quả | Nêu rõ kết quả được in ra, được xuất ra, hay được ghi vào sổ tay phòng thí nghiệm. |
| Chế độ hiệu chuẩn và kiểm tra | Điều chỉnh bên trong hay quả cân bên ngoài, và theo khoảng thời gian nào | Nêu rõ có cần giấy chứng nhận hiệu chuẩn hay không, và ai là người giữ bộ quả cân chuẩn. |
Nếu một trong các điểm này vẫn chưa xác định được, hãy gửi những thông tin đã có. Báo giá có thể được lập dựa trên mô tả nhiệm vụ và hoàn thiện sau khi bổ sung các phần còn thiếu.
Các lựa chọn thay thế gần nhất
Đây là những loại mà một yêu cầu về cân phòng thí nghiệm thường hóa ra là, và là điểm mà lựa chọn thực sự được quyết định.
| Loại thay thế gần nhất | Điều gì phân biệt nó với cân phòng thí nghiệm |
| Cân phân tích | Đầu mịn hơn của cùng một dòng thiết bị, đọc tới một phần mười hoặc một phần trăm miligam và phụ thuộc vào màn chắn gió. Độ phân giải cao hơn đó cũng kèm theo một khối lượng mẫu tối thiểu mà dưới ngưỡng ấy kết quả không còn đáng tin, nên đây không đơn giản là một bản tốt hơn của cân chính xác - nó là thiết bị đúng chỉ khi mẫu đủ nhỏ để cần tới nó. |
| Máy đo pH | Đo hoạt độ ion hydro chứ không đo khối lượng, và là một thiết bị hoàn toàn khác. Hai máy cùng ngồi trên một bàn vì việc pha một dung dịch cần cả hai - cân để cân hóa chất và máy đo để kiểm tra kết quả - đó là lý do chúng thường được mua cùng nhau. |
| Bể ổn nhiệt | Giữ mẫu ở một nhiệt độ kiểm soát chứ không đo điều gì về mẫu. Chúng thuộc về công đoạn chuẩn bị mẫu hơn là thuộc về phép đo, và một chiếc cân đặt gần đó phải được bảo vệ khỏi nhiệt cũng như khỏi các luồng khí mà nó tạo ra. |
| Tủ sấy phòng thí nghiệm | Loại bỏ ẩm hoặc đưa mẫu tới khối lượng không đổi trước khi cân. Sấy và cân là hai bước của cùng một phương pháp, và chiếc cân đi sau một tủ sấy phải đặt ở nơi hơi nóng cùng luồng khí từ tủ sấy không tới được. |
| Máy lắc phòng thí nghiệm | Khuấy hoặc trộn mẫu như một phần của công đoạn chuẩn bị. Giống tủ sấy, máy lắc nằm ở phía trước phép đo, và rung động của nó là một vấn đề trực tiếp đối với chiếc cân dùng chung bàn. |
| Máy ly tâm phòng thí nghiệm | Tách các pha bằng chuyển động quay và sinh ra cả rung động lẫn một yêu cầu an toàn riêng. Đôi khi một chiếc cân được dùng để cân đối các ống nghiệm ly tâm, đó là một nhiệm vụ khác với phép cân phân tích thường ngày của phòng thí nghiệm. |
Cặp hay bị nhầm lẫn nhất là cân chính xác và cân phân tích. Câu hỏi quyết định là mẫu nhỏ nhất phải cân tới độ chính xác tương đối yêu cầu, không phải tải lớn nhất mà thiết bị sẽ phải chịu.
Nội dung cần có trong yêu cầu
Phản hồi đầu tiên có thể là một báo giá thay vì một loạt câu hỏi nếu yêu cầu mang theo những thông tin này. Khi không biết một giá trị, hãy gửi mô tả nhiệm vụ và chúng tôi sẽ xác nhận nó ngụ ý điều gì.
- Khối lượng mẫu nhỏ nhất và độ chính xác tương đối yêu cầu tại khối lượng đó
- Tổng tải nặng nhất, bao gồm cả vật chứa
- Kích thước và kiểu vật chứa
- Vật liệu được cân, và liệu nó có hút ẩm, bay hơi hay nhiễm tĩnh điện hay không
- Môi trường của bàn cân, và liệu có thể dùng bệ chống rung hay không
- Ưu tiên điều chỉnh bên trong hay bộ quả cân chuẩn bên ngoài
- Số đọc có bắt buộc phải được ghi lại hoặc xuất ra hay không
- Có cần giấy chứng nhận hiệu chuẩn hoặc một phê chuẩn chịu quản lý hay không
- Số lượng, cảng đến và thời gian giao hàng yêu cầu
