Přístroj na měření váhy

Váha, nástroj pro porovnávání hmotností dvou těl, obvykle pro vědecké účely, k určení rozdílu v hmotnosti (nebo hmotnosti).

Vynález rovnováhy paže se datuje přinejmenším do doby starověkých Egypťanů, možná již v 5000 bc. U nejčasnějších typů byl paprsek nesen ve středu a pánve byly zavěšeny z konců pomocí lan. Pozdnější vylepšení v designu bylo použití čepu přes střed paprsku pro centrální ložisko, představený Římany o době Christa. Vynález ostří nožů v 18. století vedl k vývoji moderní mechanické rovnováhy. Koncem 19. století se v Evropě vyvinulo vyvážení na jeden z nejpřesnějších typů měřicích zařízení na světě. Ve 20. století byly vyvinuty elektronické váhy v závislosti na elektrické kompenzaci spíše než na mechanické výchylce.

Mechanické vyvážení sestává v podstatě z pevného paprsku, který kmitá na vodorovném středovém ostří nože jako osu a má obě koncové okraje nože rovnoběžné a ve stejné vzdálenosti od středu. Zátěž určená k vážení je uložena na pánvích zavěšených na ložiskách. Pro nejlepší provedení jsou mezi koncovým ložiskem a pánví umístěny dva nebo více přídavných okrajů nože, jeden pro zabránění naklopení roviny a druhý pro fixaci středu zatížení v určitém bodě na koncovém okraji nože. Aretační mechanismus zabraňuje poškození během nakládání oddělením okrajů nože od jejich ložisek. Vychylování váhy může být indikováno ukazatelem připojeným k paprsku a procházejícím stupnicí nebo odrazem od zrcadla na paprsku do vzdálené stupnice.

Nejviditelnější způsob použití váhy je známý jako přímé vážení. Vážený materiál se umístí na jednu pánev, s dostatečnou známou hmotností na druhé pánvi tak, aby paprsek byl v rovnováze. Rozdíl mezi odečtením nuly a odečtem při načtených pánvích označuje rozdíl mezi zátěžemi v dělení měřítka. Takové přímé vážení vyžaduje, aby ramena měla stejnou délku. Pokud je chyba způsobená nerovnoměrnými rameny větší než požadovaná přesnost, může být použita metoda substituce vážení. V této metodě se do jedné pánve přidají váhy s protikusem, aby se vyrovnalo neznámé zatížení na druhé. Potom se neznámé zatížení nahradí známé hmotnosti. Tato metoda vyžaduje pouze to, aby obě ramena paprsku během vážení udržovala stejné délky. Jakýkoli účinek nerovnosti je stejný pro obě zátěže, a je proto vyloučen.

Malé křemenné mikrobalanty s kapacitou menší než gram byly zkonstruovány se spolehlivostí mnohem větší, než je běžně zjištěno u malých váhových typů, které mají kovový paprsek se třemi okraji nože. Mikrobiologie se používají hlavně ke stanovení hustoty plynů, zejména plynů, které lze získat pouze v malém množství. Váha obvykle pracuje v plynotěsné komoře a změna hmotnosti se měří změnou čisté vztlakové síly na váhu v důsledku plynu, ve kterém je váha pozastavena, tlak plynu je nastavitelný a měří se pomocí rtuťový manometr spojený s případem vyvážení.

Ultramicrobalance je jakékoli vážicí zařízení, které slouží ke stanovení hmotnosti menších vzorků, než je možné vážit pomocí mikrobalance - tj. Celková množství jsou malá jako jedna nebo několik mikrogramů. Mezi principy, na nichž byly ultramikrobiální rovnováhy úspěšně konstruovány, patří elasticita strukturálních prvků, posun v tekutinách, vyvažování pomocí elektrických a magnetických polí a jejich kombinace. Měření účinků vyvolaných váženými minutovými hmotnostmi bylo provedeno metodami optického, elektrického a jaderného záření určujícími posuny a optickými a elektrickými měřeními sil použitých k obnovení posunu způsobeného váženým vzorkem.

Úspěch tradičních rovnováh v moderní době se spoléhal na elastické vlastnosti určitých vhodných materiálů, zejména křemenných vláken, které mají velkou pevnost a elasticitu a jsou relativně nezávislé na vlivech teploty, hystereze a neelastického ohybu. Nejúspěšnější a nejpraktičtější ultramikrobiální rovnováhy byly založeny na principu vyvážení zátěže použitím točivého momentu na křemenná vlákna. Jeden jednoduchý design využívá tuhé vlákno jako horizontální paprsek, nesený ve svém středu nataženým horizontálním křemíkovým torzním vláknem k němu utěsněným v pravém úhlu. Na každém konci paprsku je zavěšena pánev, jedna protiváha druhá. Deformace paprsku způsobená přidáním vzorku do jedné pánve je obnovena otáčením konce torzního vlákna, dokud není paprsek znovu ve své horizontální poloze a na měření vibrací v závěsném vláknu nelze aplikovat plný rozsah kroucení. zatížení přidáno na jednu pánev. Množství kroucení potřebné pro navrácení se odečte pomocí číselníku připojeného ke konci torzního vlákna. Hmotnost se získá kalibrací váhy proti známým hmotnostem a odečtením hodnoty z kalibrační tabulky hmotnosti versus kroucení. Na rozdíl od bilancí přímého posuvu, které se spoléhají pouze na elasticitu konstrukčních prvků, umožňuje torzní vyvážení vyvážení největší složky zatížení, tj. Pánve, a vede k výrazně zvýšené kapacitě zatížení.

Váhy konce 20. století byly obvykle elektronické a mnohem přesnější než mechanické rovnováhy. Skener měřil přemístění pánve držící vážený předmět a pomocí zesilovače a případně počítače způsobil generování proudu, který vrátil pánev do nulové polohy. Měření byla odečtena na digitální obrazovce nebo na výtisku. Elektronické systémy vážení nejen měří celkovou hmotnost, ale mohou také určovat takové vlastnosti, jako je průměrná hmotnost a obsah vlhkosti.