Mérleg

Mérleg  - olyan eszköz vagy eszköz, amely a testek tömegét ( mérlegét ) a rájuk ható súly alapján határozza meg, megközelítőleg a gravitációval egyenlőnek tekintve [1] . A testtömeg meghatározható mind a referenciatömeg tömegével való összehasonlítással (mint egy mérlegmérleg), mind pedig ennek az erőnek más fizikai mennyiségekkel történő mérésével.

Az önálló használat mellett a mérleg az anyagáramlás elszámolására és ellenőrzésére szolgáló automatizált rendszer fő eleme lehet. Ez biztosítja a termelés operatív irányítását, és lehetővé teszi a termelési mennyiség növelését, a termékek minőségének és jövedelmezőségének javítását, miközben csökkenti a költségeket és kiadásokat.

Történelem

A régészek által talált első mérlegek a Kr.e. 5. évezredből származnak. e., Mezopotámiában használták [2] [3] .

A 19. dinasztia (kb. i.e. 1250) papiruszán jól láthatóak a pikkelyek. Az ókori egyiptomi "Halottak könyve" szerint Anubisz az alvilág bejáratánál minden halott szívét speciális mérlegen méri le, ahol Maat istennő igazságosságának tollazata súlyként működik .

A Kr.e. 1. évezred kősztélája. e. (Törökország) a hettitát a saját ujjával ábrázolja a mérlegsúlyok keresztrúdja helyett [3] .

A történészek a rómaiaknak tulajdonítják egy alapvetően új súlymérési rendszer feltalálását - amelyben a súly mozog, a gyarapodás támaszpontja és helyzete változatlan marad [3] . Az egyik legkorábbi acélgyárat Pompejiben találták [2] [3] . A római eszköz a moderntől eltérően két mérleggel és két horog alakú fogantyúval rendelkezett.

Az ókori Ruszban az árukat egyenlő karú mérlegen – skalván – mérték. A 14. század óta a „ bezmen ” szó megjelenik Oroszországban (a tömeg mértéke 1,022) [4] .

Hogyan működik

Mérlegmérleg

A karmérlegek olyan mérlegek, amelyekben a sebességváltó egy kar vagy karrendszer.

Egyenlő mérlegek

Valószínűleg az egyenlő karú mérleg volt az első feltalált tömegmérő [5] . A hagyományos egyenlő karú mérlegek egy forgatható vízszintes karból állnak, azonos hosszúságú karokkal - egy gerendával - és egy mérőraklapból [6] , amely mindkét karra van felfüggesztve. Az ismeretlen tömeget az egyik edénybe helyezzük, és a standard tömegeket a másik edénybe addig adjuk, amíg a nyaláb a lehető legközelebb nem áll az egyensúlyhoz (amennyire csak lehetséges).

Mérleg

Egyenlőkarú mérlegben a súlyok felfüggesztési pontjai (m1 és m2) és a támaszpont egy egyenlő szárú háromszöget ( igát ) alkotnak, melynek magassága h és csúcsa a támaszpontban van. Amikor az egyenlő szárú háromszög (a billenőkar) az α szögben elfordul, az egyik kar növekszik, a másik pedig csökken. A himba forgása megáll, ha a nyomatékok egyenlőek: m1*l1=m2*l2, m1/m2=l2/l1, ahol l 1 és l 2  a nyomatékkarok. A lengőkar forgásszöge tömegegységben ( mennyiségben ) kalibrálható. Minél kisebb a háromszög magassága - h, annál kisebb a karok változása forgás közben, és annál nagyobb a mérleg érzékenysége . Egy ilyen eszköz a stabil egyensúlyi állapotnak felel meg .

Equilibre

A h=0 háromszög nulla magasságában (ahogy ezt egyes cikkekben néha rajzolják) a háromszög járma egyenessé válik. Az egyenes billenő forgatásakor ugyanúgy változik a karok hossza, nem változik az l1/l2 arány, és nem jön létre az egyensúly. Egy ilyen eszköz közömbös egyensúlyi állapotnak felel meg . Egyensúlyi mérleg esetén nincs stabil egyensúlyi helyzet, és az egyensúlyt a billenő közömbös helyzete határozza meg, kézi balra és jobbra való eltéréssel.

Összehasonlító

Ha a támaszpont a felfüggesztési pontok alatt van, akkor egy ilyen eszköz komparátorként vagy triggerként működik , vagyis csak azt határozza meg, hogy a két tömeg közül melyik a nagyobb és melyik a kisebb ( minőség ). Egy ilyen eszköz instabil egyensúlyi állapotnak felel meg .

Többkarú mérleg

Az egyensúlyi feltételek teljesen eltérnek az egyenlő karú mérlegekétől.
A jobb oldali ábrán látható egysúlyú, többkaros mérlegek csökkentik a súlyok (súlyok) számát és azok elvesztésének valószínűségét, vagyis megnövelték a megbízhatóságot, de nagymértékben lecsökkentik a mérlegelési tartományt. A súlymérleg nem lineáris, a súlytartomány végein összenyomva és a súlytartomány közepén megfeszítve.

A mérlegek fő paraméterei

A legnagyobb mérési határ (LLL)  a mérési határ felső határa, amely az egyetlen mérés során mért legnagyobb tömeget határozza meg.

A legkisebb mérési határ (LmPV)  a mérési határ alsó határa, amelyet a minimális terhelés határoz meg, amelynek egyszeri mérlegelésével a relatív mérlegelési hiba nem haladhatja meg a megengedett értéket.

A d  osztásérték a mérleg két szomszédos jelének megfelelő tömegértékek különbsége analóg kiolvasó eszközzel a mérleg skáláján, vagy a digitális mérleg leolvasási diszkrétségének megfelelő tömegérték között.

Az e hitelesítési osztás ára  tömegegységben kifejezett feltételes érték, amelyet a mérlegek osztályozásánál és a rájuk vonatkozó követelmények normalizálásánál használnak.

A hitelesítési osztások száma n  a LEL / e értéke.

A megengedett legnagyobb mérési hibát az e kalibrációs intervallum értéke határozza meg . Általában a mérleg gyártója garantálja a következő összefüggést: d = e . Minél kisebb a hiba, annál nagyobb a mérési pontosság.

A mérleg hibája a mérési tartományban abszolút értékben nem haladhatja meg a GOST 24104-2001 szerinti táblázatban megadott megengedett hibahatárt.

Mérési intervallumok a pontossági osztályú mérlegekhez Hibahatárok
különleges magas középső az első ellenőrzés során működésben
Akár 50 000 e-t is beleértve Akár 5000e-ig Akár 500e-ig ±0,5e ± 1,0e
St. 50000e és 200000e között St. 5000 e és 20 000 e között St. 500 e és 2000 e között ± 1,0e ±2,0e
St. 200000 e St. 20000 e St. 2000 e ± 1,5e ±3,0e

Behatolás elleni védelem IP (Nemzetközi védelem, "Ingress")  - a héjak által biztosított védelmi fok (IEC 60529, DIN 40050, GOST 14254-96). Általában „IP”-ként és két számjegyként jelölik, az első az emberek védelmének mértéke az elektromos berendezések veszélyes részeihez való hozzáféréstől és maga a termék az idegen szilárd tárgyak behatolásától (0-tól 6-ig), a második pedig a a víz behatolásából eredő káros hatásokkal szembeni védettségi foka (0-tól 8-ig). A „porálló” termékek IP5X és magasabb szintűek. "Fröccsenésálló" - IPX3 és magasabb szintű termékek, tömítés - IPX7 és IPX8. Az elektromos berendezések GOST szerinti maximális védettségi foka IP68 (porálló és hosszú ideig szigetelt vízréteg alatt a felső ponttól 15 cm-re). Az IP69K kombináció (csak DIN-ben kapható) azt jelenti, hogy nagynyomású sugárral vagy gőzzel tisztítva por- és vízálló (de általában véve nem garantálja a tömítettséget vízben).

Mérlegek robbanásvédelme pl. A mérlegek gyúlékony és robbanásveszélyes keverékek környezetében való használatához, olajfinomító, vegyipari, bányászati, élelmiszeripari vállalkozásoknál a mérlegek robbanásbiztos kivitelben készülnek. Az Ex jelzés és a számok jelenléte azt jelenti, hogy a mérlegben vagy más, robbanásveszélyes környezetben lévő berendezésben nem keletkezhet szikra, amely robbanást vagy tüzet okozhat ebben a keverékben.

A tárasúly-mintavevő  készülék egy olyan eszköz, amely lehetővé teszi a mérleg leolvasását nullára állítani, amikor a tára ráhelyeződik a terhelésre, úgy, hogy a LEL a tára tömeggel csökken.

A tárakompenzáló  készülék olyan eszköz, amely lehetővé teszi a mérleg nullára való visszatérését, amikor a tára a terhelésérzékelőre kerül, anélkül, hogy csökkentené a LEL -t .

Súlyok osztályozása

A cselekvés elve szerint

A mérlegelés alapjául szolgáló fizikai törvények szerint a mérlegek a következőkre oszthatók:

Működési cél szerint

Terjedelem (működési cél) szerint a GOST 29329-92 szerint a mérlegek a következő csoportokra oszthatók:

  • autó - az ilyen mérlegek lehetővé teszik a bejövő nyersanyagok bemeneti vezérlését és a termékszállítás vezérlését, valamint a járművek axiális és kerékterhelésének szabályozását a törvényi előírásoknak megfelelően;
  • poggyász;
  • háztartás;
  • kocsik ;
  • targonca;
  • állatállomány mérésére;
  • tej mérésére;
  • daru;
  • laboratórium;
  • orvosi;
  • egysínű vasút;
  • raklap [8] ;
  • felület;
  • postai;
  • árucikk;
  • kereskedés;
  • lift;
  • szállítószalag.

Mérési pontossággal

  • egy speciális pontossági osztály (analitikai - analitikai kémiában );
  • magas szintű pontosság (laboratórium);
  • a pontosság középosztálya.

A működés helyén történő telepítés módja szerint

  • horony;
  • beépített;
  • padló;
  • asztali számítógép;
  • Mobil;
  • felfüggesztett;

A kiegyenlítő eszköz típusa szerint

  • mechanikai;
  • elektromechanikus (elektronikus) [9] .

A terhelésreceptor típusa szerint

  • bunker;
  • vödör;
  • szállítószalag;
  • horog;
  • egysínű vasút;
  • felület.

Az egyensúlyi helyzet elérésének módszere szerint

  • automatikus kiegyensúlyozással;
  • félautomata kiegyensúlyozással;
  • automatikus kiegyensúlyozással.

Az olvasóeszköz típusától függően

  • analóg olvasókészülékkel;
  • diszkrét olvasókészülékkel.

Szerint

A GOST R 53228-2008 [10] , amely leírja a mérlegekre vonatkozó általános műszaki követelményeket, a következők szerint osztályozza azokat:

Pontossági osztály szerint

  • különleges;
  • magas;
  • átlagos;
  • rendes.

Lehetséges hibaforrások a mechanikus mérlegeknél

Nagy pontosságú laboratóriumi és analitikai mechanikai mérlegekkel végzett munka során a következő hibák is előfordulhatnak:

  • egyenetlen skálák okozta hiba (egyenlő skálák esetén);
  • a prizmák és a betétek kopása okozta hiba. A mérleg életciklusa során a járomprizmák lekerekítési sugara növekszik. A lengőkar helyzetének megváltoztatásakor a prizmák a párnák mentén „gurulnak”, és a karok hossza megváltozik. Ennek eredményeként az osztásérték megváltozik, és nemlinearitás jelenik meg az optikai skála mentén történő leolvasáskor. Ez a hiba egyenlő karú és egykarú skálákban is megnyilvánul;
  • a levezető hibás működése, a prizmák és a betétek szennyeződése és durva hibái (forgácsok, forgácsolások) a mérési reprodukálhatóság gyengeségét eredményezik.

Szigorúan véve lehetetlen teljesen egyenlő karú mérleget készíteni az optikai mérleg kiolvasási hibái nélkül, ezért ha az ilyen mérlegeken különösen pontos munka szükséges, pontos mérési módszereket kell alkalmazni, mint pl.

  • egy vállon súlyozás Mengyelejev szerint (kiküszöböli a hibát az egyenetlen vállakból);
  • mérlegelés a billenő fix helyzetében (egyenetlen vállak korrekciójakor kiküszöböli a gördülési hibákat);
  • az egyik vállra nehezedve a billenő fix helyzetével.

A pontos eredmények elérése érdekében korrekciót kell végezni a légköri levegő által létrehozott Archimedes-erőre , amely felfelé hat, és ezért az egyensúlyi értékek alulbecsléséhez vezet a valós értékekhez képest [11] .

Súly

Az egyes súlyokhoz tartozó súlykészleteket súlyoknak nevezzük. A mérlegen mért maximális és minimális súlytól függően a súly több vagy kevesebb elemből is állhat.

A súlyok számsorainak modern, legelterjedtebb rendszerét D. I. Mengyelejev javasolta . A minta kiválasztásakor biztosítja a minimális műveletek számát a mérleg serpenyőire történő súlyozáshoz/eltávolításhoz. Korábban font súlyt használtak. Tartalmaz egy súlykészletet 1, 2, 3, 6, 12, 24 és 48 orsóban. Ilyen mérlegben egyetlen súly sem ismétlődött meg, és mindegyiknek az összege pontosan egy font volt. A fontot 96, az orsót pedig 96 részvényre osztották fel.

A modern súly súlyokat tartalmaz az 1, 2 (mindegyik 2 súly), 5 számsorból.

A súlykészletek (súlyok) különböző pontossági osztályokat eredményeznek. A metrológiai ellenőrző szervek kötelező tanúsításnak , valamint elsődleges és időszakos hitelesítésnek vannak kitéve. A példaértékű és analitikai súlyok esetében különösen fontos az előállításukhoz használt anyag. Annak érdekében, hogy a súlyok ne változtassák meg a tömegüket, szükséges, hogy a hozzájuk tartozó anyagok legyenek:

  • antimágneses - a mágneses mezők hatásának kizárása a mérési eredményre;
  • ellenáll a környezet maró hatásainak;
  • kopásálló működés közben;
  • sűrű szerkezetű, hogy elkerülje a gőz, gázok és nedvesség felszívódását.

Lehetséges hibaforrások az elektronikus mérlegeknél

Nagy pontosságú mérlegek, például analitikai vagy laboratóriumi mérlegek használatakor fennáll a mérési hibák lehetősége. A következő tényezők okozhatják az ilyen hibákat:

  • statikus felhajtóerő (a mért tömeg csökkenése a levegő oldaláról a mintára ható Archimedes-erő jelenléte miatt [11] );
  • hibás referenciasúly használata (mérlegelési csaláshoz használják);
  • a jelzések függése a csészén lévő terhelés helyzetétől ( a Roberval-mechanizmus detuningja );
  • légáramlatok, még a leggyengébbek is, befolyásolhatják a mérési eredményeket;
  • súrlódás a mérleg mozgó részei között;
  • por ülepedt a raklapra;
  • a mérleg nem kalibrálható kalibrációs súlyokkal;
  • az alkatrészek mechanikai deformációja a hőmérséklet változásai miatt;
  • a kalibrálás előtti elégtelen fűtés, a hőkompenzációs áramkör elhangolódása;
  • a Föld gravitációs mezőjének anomáliái (mérleghasználat hegyek közvetlen közelében) befolyásolhatják a mérleg kialakításának részleteit;
  • a mérleghez elég közeli eszközök mágneses mezői befolyásolhatják a mérleg fém alkatrészeit;
  • érzékelők mágneses zavarai;
  • az elektrosztatikus mező befolyásolhatja a szerkezet fém részeit;
  • kémiai reakció a kimért anyag és a levegő (vagy korrózió esetén a mérleg) között;
  • páralecsapódás hideg tárgyakon;
  • víz párolgása meleg tárgyakból;
  • levegő konvekció ;
  • a Coriolis-erő a Föld forgásából ;
  • rezgések és szeizmikus zavarok: például az elhaladó járművek rezgései;
  • mérlegek, amelyeket nem vízszintesen vagy puha felületre (szőnyeg vagy gumipadló) szerelnek fel;
  • A szorosan elhelyezett csomagkapcsolt rádiókészülékek, például a vezeték nélküli telefonok, akkor is zavarhatják a precíziós műszert, ha az semmilyen módon nem használja a megfelelő rádiófrekvenciákat. Lásd a rádióinterferenciát .

A művészetben


Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ A mindennapi életben a súly , a gravitáció és a tömeg fogalmát gyakran összekeverik.
  2. ↑ 1 2 V. N. Pipunyrov. A mérlegek és a súlyipar története összehasonlító történeti vonatkozásban. M, 1955
  3. ↑ 1 2 3 4 - A mérlegek története . Letöltve: 2010. február 20. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 23..
  4. ↑ Bezmen // Az orosz nyelv magyarázó szótára  : 4 kötetben  / ch. szerk. B. M. Volin , D. N. Ushakov (2-4. kötet); comp. G. O. Vinokur , B. A. Larin , S. I. Ozsegov , B. V. Tomasevszkij és D. N. Ushakov; szerk. D. N. Ushakova. - M .  : Állami Intézet "Szovjet Enciklopédia" (1. köt.): OGIZ (1. köt.): Külföldi és Nemzeti Szótárak Állami Kiadója (2-4. köt.), 1935-1940.
  5. ↑ Letöltés – A mérlegelés rövid története: AWTX Múzeumi Könyv (hivatkozás nem érhető el) . Averyweigh-tronix.com. Hozzáférés dátuma: 2015. március 5. Az eredetiből archiválva : 2012. március 2. 
  6. ↑ Az angol és német nyelv gyakorlati szótára (1869), p. 1069 .
  7. ↑ Mérlegek (eszköz) - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból . 
  8. ↑ : Zh.r., egy "l" betű az Orosz Tudományos Akadémia "Orosz helyesírási szótára" szerint. (nem elérhető link) . Letöltve: 2012. július 4. Az eredetiből archiválva : 2012. augusztus 4.. 
  9. ↑ Pavlov, 2006 .
  10. ↑ GOST R 53228-2008 - ingyenes letöltés . www.gosthelp.ru. Letöltve: 2016. március 2. Az eredetiből archiválva : 2013. május 14.
  11. ↑ 1 2 Levegő felhajtóerő korrekciók alkalmazása (downlink) . Andrew.ucsd.edu (1997. szeptember 29.). Hozzáférés dátuma: 2014. március 5. Az eredetiből archiválva : 2006. szeptember 7.. 

Irodalom

  • Mérleg // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
  • Zavelsky F.S. A világok, az atomok és az elemi részecskék mérése. M, Atomizdat, 1970
  • Pipunyrov VN A mérlegek és a súlyipar története összehasonlító történelmi vonatkozásban. M, 1955
  • Mérlegek  / Pavlov S. A. // Nagyherceg - A pálya felszálló csomópontja. - M .  : Nagy Orosz Enciklopédia, 2006. - S. 218-219. - ( Nagy Orosz Enciklopédia  : [35 kötetben]  / főszerkesztő Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, 5. köt.). — ISBN 5-85270-334-6 .
  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban
 Mérőműszerek
Mikrométerek