Лабораторные весы и несколько советов по их выбору

Прежде всего, необходимо выяснить, что же такое весы и в частности лабораторные.

Весы — это устройство для измерения веса и массы тела. Их действие основано на использовании гравитационных, гидростатических, электростатических или электродинамических эффектов.

Лабораторные весы предназначены для статического измерения массы в лабораториях любых предприятий и организаций. Они обладают наиболее высокими значениями точности и изготавливаются с использованием последних достижений науки и техники.

Выбор лабораторных весов, также как выбор любого другого оборудования, — достаточно нелегкая задача из-за многообразия производителей, моделей, их параметров и функций. Попробуем в этом разобраться, и, для начала, приведем немного теории.

Все весы можно разделить на три вида: механические, электромеханические и электронные. В последнее время наибольшее распространение получили электронные лабораторные весы. Одним из элементов их конструкции является датчик, который определенным образом передает сигнал о нагрузке на индикатор. Датчики бывают разных видов, и это во многом определяет характеристики приборов. Наиболее распространенные из них тензометрические датчики и датчики электромагнитной компенсации. Преимущество весов с тензодатчиками – относительно низкая стоимость и отлаженное серийное производство. Весы на основе электромагнитной компенсации обладают большей точностью, чувствительностью и разрешающей способностью, чем весы на основе тензодатчиков. Но у них есть также и недостатки, а именно чувствительность к магнитным полям.

Существует несколько основных понятий, которые необходимо знать при выборе весов:
 — Наибольший предел взвешивания (НПВ) – наибольшая статическая нагрузка, которую могут выдержать весы без нарушения метрологических характеристик.
 — Дискретность (d) или цена деления весов – минимальная величина, на которую может происходить изменение показаний веса.
 — Цена поверочного деления (e) – условное значение, выраженное в единицах массы. Именно она характеризует точность весов. Обычно при эксплуатации e≤10d.
 — ГОСТ24104-1988, ГОСТ24104-2001.В настоящее время существует два ГОСТа, по которым проверяются все лабораторные весы: ГОСТ24104-1988 и ГОСТ24104-2001, поэтому при выборе весов помимо класса точности необходимо уточнять и номер ГОСТа.
 — Погрешность взвешивания — разность (х — а), где а — данное число, которое рассматривается как приближенное значение некоторой величины, точное значение которой равно х. Для лабораторных весов по ГОСТ 24104-2001 погрешность в диапазоне измерений по абсолютному значению не должна превышать пределов допускаемой погрешности.

-Наименьший предел взвешивания – минимальное значение массы, которое возможно взвесить на весах данной модели при гарантированном диапазоне допустимой погрешности. Значения n(числа поверочных делений, которое определяется как НПВ/e) и НмПВ в зависимости от класса точности весов и цены поверочного деления e по ГОСТ 24104-2001 приведены в таблице:

Независимо от назначения весов, к ним предъявляются определенные требования. Их можно разделить на метрологические, эксплуатационные и санитарные требования. Для лабораторных весов предпочтение отдается метрологическим требованиям. Они определяют качество работы прибора. Важнейшие из них: точность взвешивания, чувствительность, постоянство показаний и устойчивость. Точными весы считают тогда, когда они дают показания измерения массы с отклонением от истинных показаний в пределах допустимой погрешности. По точности лабораторные весы можно разделить на следующие группы:

— Аналитические — весы с точностью свыше 0,1 мг;
 — Прецизионные — весы с точностью от 1 г до 1 мг.
 — Чувствительность весов — их свойство выходить из состояния равновесия при незначительном изменении массы грузов. Чувствительность электронных весов равна их дискретности. 
 — Устойчивость — свойство весов при выведении их из состояния равновесия самостоятельно после некоторых колебаний возвращаться в первоначальное положение.
 — Постоянство показаний — способность давать одинаковые показания при многократном взвешивании.

Наиболее важные функции весов

Калибровка средства измерений — совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и/или пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному контролю и надзору.

Перед установкой новых лабораторных весов или при перемещении весов на новое рабочее место необходимо проводить калибровку их показаний. В ходе работы, через определенные промежутки времени весы также должны подвергаться калибровке.

По типу калибровки весы делятся на 2 группы:

— весы с внешней калибровочной гирей, при этом калибровку выполняет оператор, используя специальную калибровочную гирю, которая в большинстве случаев в комплект не входит;
-весы со встроенной калибровочной гирей, при этом калибровка может выполняться оператором автоматически при помощи встроенного механизма, либо автоматически без участия оператора, например, при адаптации к условиям окружающей среды.

Выборка массы тары полезна, когда для взвешивания груза необходима тара. При этом допускается взвешивать грузы такой массы, чтобы сумма массы груза и тары не превышала НПВ. Многократная выборка массы тары может быть использована при составлении многокомпонентных смесей.

Счетный режим позволяет определить количество однородных изделий в партии по известной массе одного изделия.

Компараторный режим — взвешивание с произвольным, предварительно установленным, допуском. Его удобство заключается в том, что вместо считывания показаний и последующего сравнения их с нормой здесь сравнение выполняется автоматически по текущему значению массы, и пользователю достаточно лишь следить за соответствующими указателями на дисплее.

Динамическое взвешивание позволяет усреднить показания, когда груз на платформе нестабилен, например, при взвешивании жидкостей или животных.

Взвешивание в процентах – в данном режиме измерение массы груза на платформе производится относительно взвешенной нормы, которая принимается за 100%.

Гидростатическое взвешивание — функция весов, предназначенная для определения плотности веществ. При этом груз взвешивают дважды: сначала на воздухе, затем – погружая его в жидкость, что приводит к уменьшению показаний из-за возникновения выталкивающей силы. Используя оба показания, а также известную плотность жидкости (при определении плотности твердого тела) или объем тела (при определении плотности жидкости), рассчитывается искомая величина, и результат выводится на дисплей.

Графическая шкала позволяет наглядно оценить массу взвешиваемого груза.

Возможность измерения веса груза в нестандартных единицах, таких как караты, унции и т.д. – это еще одно преимущество лабораторных весов.

Интерфейс RS 232 обеспечивает обмен данными с внешним устройством (ПК, принтер). Практически во все лабораторные весы встроен такой интерфейс, но для передачи данных для большинства из них необходимо специальное программное обеспечение.

Как правильно выбрать лабораторные весы

Выбор лабораторных весов начинают с НПВ и точности показаний (цены поверочного деления, которая, как уже отмечалось в предудыщих статьях, не одно и тоже с ценой деления). Во многих случаях покупатель стремится приобрести весы более высокого класса точности, не предполагая при этом, что придется обеспечить специальные условия для работы таких весов. Высокая точность обычно подразумевает высокую чувствительность прибора к различным влияниям. Кроме того, более точные — это, как правило, более дорогие весы.

Запрашиваемые параметры зачастую бывают завышенными, а иногда и нереальными. При более подробном выяснении, оказывается, что, если такая точность и требуется, то не во всем диапазоне взвешивания. В таком случае, разумнее приобрести модель с несколькими диапазонами взвешивания, либо 2 прибора, с разными значениями НПВ и точности.

В большинстве случаев по заданным параметрам можно подобрать достаточно большой список моделей, поэтому, чтобы выбрать из этого многообразия, надо обязательно учитывать предназначение весов. Они могут использоваться для простых процедур взвешивания, и, следовательно, будут оснащены небольшим количеством функций, например взвешивание брутто/нетто, процентное взвешивание, счет. Весы могут быть предназначены для проведения более сложных работ. Такие весы оснащены большим количеством функций, например взвешивание нестабильных объектов, гидростатическое взвешивание, калибровка встроенной гири, компараторный режим и пр.

Таблица ценового диапазона весов с различными НПВ и классом точности

Широкий ценовой диапазон во многом обусловлен количеством возможностей весов. Поэтому, чтобы исключить лишние затраты, надо четко представлять, какие их функции будут необходимы при работе. Если предприятию необходим прибор для взвешивания, к примеру, чая, согласитесь, было бы неразумно приобретать весы, также оснащенные функциями гидростатического взвешивания, динамического взвешивания и пр.

Стоимость весов зависит и от производителя. Производителей лабораторных весов достаточно много. Наиболее известные в России торговые марки: CAS, OHAUS, и Mettler Toledo.

Компания Mettler Toledo – признанный лидер мирового весостроения. Однако стоимость их моделей очень высокая, и они оказываются не по карману многим предприятиям. Поэтому, также как при выборе любого другого товара, чаще всего ориентируются на соотношение цена/качество. В этом плане можно посоветовать модели таких производителей, как: CAS, OHAUS.

В ряде случаев важной характеристикой лабораторных весов является наименьший предел взвешивания. Однако при взвешивании значений близких к НмПВ есть вероятность увеличения ошибки. Поэтому для получения более достоверных результатов лучше пользоваться функцией выборки массы тары.

Необходимо отметить, что, приобретая весы, стоит задуматься о том, насколько удобны они будут при эксплуатации. К примеру, для работы в полевых условиях разумнее выбрать весы с автономным питанием, а при использовании весов в специальной изолированной камере или в качестве торговых – комплектующиеся дополнительным выносным дисплеем.

Необходимо также заранее учитывать условия, в которых будут работать весы. Например, работа большинства датчиков зависит от температуры окружающей среды, поэтому при колебаниях температуры показания будут меняться, и, если в распоряжении предприятия нет специального помещения, то лучше выбрать весы с автоматической калибровкой.

Как уже было сказано выше, лабораторные весы должны достаточно часто подвергаться калибровке. Но с весами работают люди, а не машины, и они могут попросту забыть о необходимости калибровки, поэтому, если Вы хотите быть уверенными в результатах взвешивания, лучше остановить свой выбор на весах с калибровкой встроенной гирей.

В заключении необходимо отметить, что при выборе лабораторного весового оборудования надо исходить из конкретного случая, при этом попытаться предусмотреть все возможные нюансы. И не следует забывать, что существуют специалисты, свободно ориентирующиеся во всех тонкостях, которые всегда помогут сделать правильный выбор.