Необходимым условием получения достоверной информации является обязательность применения для этих целей только поверенных средств измерений, утвержденных федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии. Это относится и к средствам измерений массы, приобретенным по импорту. Результаты измерений должны представляться в узаконенных единицах измерений. Погрешности измерений не должны выходить за установленные пределы с заданной вероятностью.
Среди многочисленных методов исследований особое место занимает весовой метод благодаря своей относительной простоте, высокой достоверности и универсальности. Практически каждое физико-химическое исследование начинается взвешиванием. Несмотря на применение все новых и новых приборов, весы по-прежнему остаются одним из важнейших инструментов исследовательских лабораторий. И также актуально звучит известное высказывание Д.И. Менделеева: "От усовершенствования взвешивания должно ждать еще много новых успехов ..."
В настоящее время производители весоизмерительной продукции предлагают огромное количество различных весов. Выбор типа весов для конкретных исследований, работа на них невозможны без понимания принципов функционирования весов, причинных связей между конструктивными параметрами и метрологическими характеристиками. Поэтому считаю нелишним напомнить об основных принципах, положенных в основу действия весов различных типов. Измерение массы основано на использовании гравитационного взаимодействия тела, массу которого мы хотим определить, с массой Земли. Все весы можно разделить на четыре группы по способу уравновешивания гравитационной силы:
Наибольшее распространение получили весы с гравитационным уравновешиванием и с автоматическим уравновешиванием. К первым из них относятся широко распространенные коромысловые (часто их называют также рычажными) весы. Разновидностями коромысловых весов являются двухпризменные и квадрантные весы. Конструкции коромысловых весов достигли большого совершенства. Весы этого типа обладают высокой точностью, надежностью, простотой обслуживания, сравнительно невысокой стоимостью и достаточно широко используются в лабораториях предприятий и организаций различных отраслей народного хозяйства. К недостаткам этих весов можно отнести их низкое быстродействие.
Широкое распространение имеют весы с автоматическим уравновешиванием, в которых осуществляется электрическое преобразование усилия. Весы этого типа не имеют традиционного рычага, т.е. коромысла или квадранта, и называются "электронными весами". Это объясняется использованием электронных компонентов для преобразования значения измеряемой массы в электрические величины (ток, напряжение), удобные для согласования с другими измерительными, вычислительными и управляющими системами. В настоящее время сформировались три направления построения электронных весов:
1) с магнитоэлектрическим обратным преобразователем (компенсатором) усилия
2) на основе тензометрических датчиков
3) датчик Tuning-Fork
Современные электронные весы, использующие цифровое представление измеренных значений массы, характеризуются высокой степенью автоматизации процессов измерения и существенным расширением функциональных возможностей весов. Выполнение этих функций обеспечивается встроенным специально разработанным микропроцессорным устройством обработки информации. В числе решаемых функций можно назвать цифровую индикацию результатов взвешивания, полуавтоматическую калибровку, запоминание значения массы тары, выборку массы тары во всем диапазоне взвешивания, рецептурное взвешивание, взвешивание в процентах, подсчет количества деталей(штук), взвешивание с функцией усреднения (взвешивание животных), сопряжение весов с внешними устройствами с помощью интерфейса RS-232С. Следует отметить, что перечень решаемых функций постоянно пополняется.
Требования к характеристикам весов определяются нормативными документами, в частности, государственными стандартами и рекомендациями Международной Организации Законодательной метрологии (МОЗМ). Согласно ныне действующему государственному стандарту лабораторные весы подразделяются по назначению на образцовые и общего назначения. Образцовые весы предназначены для поверки гирь. Проводить на этих весах другие виды взвешивания запрещается. Весы общего назначения используются для взвешивания.
Согласно действующему стандарту ГОСТ 53228-2008 весы неавтоматического действия подразделяются на 4 класса точности.
- специальный (I)
- высокий (II)
- средний (III)
- обычный (IIII)
В повседневной практике лабораторные весы подразделяют по назначению на аналитические, технические и специальные.
Аналитические весы применяют для проведения научных исследований, в т.ч. для микрохимических анализов и взвешиваний высшей и высокой точности. В зависимости от значений наибольшего предела взвешивания (НПВ) и цены деления в аналитической группе выделяют:
весы аналитические НПВ более 80 г, цена деления не более 0,1 мг,
весы макроаналитические НПВ более 200 г, цена деления не более 0,1 мг,
весы микроаналитические НПВ до 20 г, цена деления не более 0,01 мг,
весы ультрамикроаналитические НПВ не более 1 г, цена деления от 1 до 0,01 мкг.
Аналогичная классификация часто встречается в зарубежных технических документах и рекламных материалах.
Технические весы применяются для взвешиваний средней точности. Наиболее распространенные весы имеют наибольший предел взвешивания 0,2-62 кг с ценой деления 0,001 г - 0,1 г.
Отдельную группу весов составляют специальные весы, предназначенные для определения величин, зависящих от массы, и используемых для выполнения одной строго регламентированной операции. К подобным весам относятся, например, весовые влагомеры, их часто называют анализаторами влажности, разбраковочные весы, пурки, т.е. специальные лабораторные весы для определения натуры зерна и др. Примеры можно продолжать очень долго.
Основными характеристиками, которые необходимо знать для правильного выбора и эксплуатации весов, являются их метрологические и эксплутационные характеристики. Важнейшими метрологическими характеристиками весов являются: наименьший и наибольший пределы взвешивания, цена деления или дискретность цифрового отсчета, погрешность измерений, стабильность показаний во времени. Требования к характеристикам весов определяются нормативными документами, в частности, государственными стандартами и рекомендациями Международной Организации Законодательной Метрологии (МОЗМ).
Говоря о весах нельзя не сказать о гирях, являющихся, неотъемлемой частью средств измерения массы. Гиря это однозначная мера, воспроизводящая единицу массы, кратное или дольное ее значение. За единицу массы в системе единиц СИ принят килограмм, представленный массой международного платиноиридиевого прототипа килограмма. За величину килограмма Международным Бюро мер и Весов в Париже в 1875 году был принят эталон масса 1,000028 кубического дециметра воды при 4 градусах по Цельсию. В 1889 году Россия получила два экземпляра Международного прототипа килограмма № 12 и № 26 с подробным их описанием. Эти прототипы подвергаются Международным сличениям с прототипом № 1 в Париже раз в 7-10 лет. Хранятся эти два прототипа у нас в Санкт-Петербурге во ВНИИМе им. Д.И. Менделеева. Метрическая система единиц была введена в России Постановлением Совнаркома в 1918 году. До этого времени за единицу меры массы принимался 1 фунт, его значение всегда определялось как 0,40951241 килограмма.
Согласно действующему государственному стандарту ГОСТ 53228-2008 в зависимости от значений допускаемых отклонений массы гири подразделяются на гири общего назначения (7 классов) и образцовые (5 разрядов). Гири общего назначения (иногда их называют рабочие гири) применяют при взвешиваниях, проводимых в ходе различных анализов, взвешиваниях драгоценных камней и металлов, торговых и хозяйственных взвешиваниях в случаях, если взвешивание осуществляется на рычажных весах. Образцовые гири предназначены для поверки лабораторных весов и гирь.
При взвешивании на квадрантных или электронных весах оператор обходится в работе без гирь, так как компенсация груза на грузоприемной площадке осуществляется встроенными в весы механическими гирями или электронной гирей на полную нагрузку.
