Пользовательский поиск

Весы

Весы (обычно этот термин используется в Великобритании и Австралии, «измерительный прибор» в Южной Азии или «шкала» в США) являются измерительным прибором для определения массы объекта. Они используются во многих промышленных и коммерческих предприятиях. Разнообразная продукция, начиная от изделий из перьев и заканчивая тракторными прицепами, продается на вес. Специализированные медицинские и электронные весы используются для измерения массы тела человека.

Продолжение ниже

Набор веса: 5 неожиданных причин, почему это происходит с вами

Если мы получаем намного больше калорий, чем сжигаем во время физической активности – вопросов, почему мы набираем вес, не должно возникать. Но как объяснить набор веса, если вы правильно питаетесь и регулярно занимаетесь? Лишние калории могут быть не ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Название «весы» происходит от слов от блюда, на которое помещали объекты, требующие взвешивания, и гирьки. Оксфордский словарь английского языка дает такое определение: «Устройство для взвешивания. Чаша или две чаши и балансир». Пружинные весы или пружинный безмен измеряют силу, уравновешивая силу земного притяжения за счет силы пружины. Весы с противовесом или электронные сравнивают массы за счет уравновешивания силы тяжести и массы объекта относительно силы тяжести. Любые весы, как с противовесом, так и электронные, могут быть откалиброваны для использования в единицах силы, таких как Ньютоны, или в единицах массы, таких как килограммы. Но весы с противовесом или с традиционным маятником для сравнения масс будут правильно показывать массу, даже если их переместить в другое (не нулевое) гравитационное поле (но они не будут давать верные данные, если они откалиброваны в единицах силы). В то же время пружинные весы будут правильно показывать силу в различных гравитационных полях (но не будут, если они откалиброваны в единицах массы).

Содержание статьи:

  1. Видео о весах
  2. Виды весов
    1. Электронные
      1. Микровесы
      2. Аналитические
      3. Тензометрические
      4. Магазинные
    2. Механические
      1. Ручные пружинные
      2. С маятниковым балансом
      3. Гидравлические или пневматические
    3. Рычажные
  3. Испытания и сертификация
    1. Источники ошибок
  4. Символизм
  5. История

Видео о весах


Виды весов

Электронные

Микровесы

Микровесы представляют собой инструмент, способный делать точные измерения объектов относительно небольшой массы: порядка миллионной части грамма.

Аналитические

Аналитические весы являются классом приборов, предназначенных для измерения малой массы порядка суб-миллиграмма. Измерительная чаша аналитических весов (0,1 мг или меньше) находится внутри прозрачного корпуса с дверцей, сделанного так, чтобы пыль не попадала внутрь. Поэтому любые воздушные потоки в комнате не влияют на работу весов. Такой корпус часто называют защитным кожухом. Использование вентилируемого корпуса безопасности, который имеет аэродинамическую поверхность уникального дизайна, позволяет создание плавного воздушного потока без турбулентности, который предотвращает их колебания. Это дает возможность измерять массу точностью до 1 мкг без колебаний или потери продукции. Кроме того, взвешиваемый образец должен быть комнатной температуры, чтобы предотвратить естественную конвекцию от формирования воздушных потоков внутри корпуса, и связанную с этим ошибку взвешивания. Механические весы с одной чашей поддерживают последовательный ответ всей полезной мощности, что достигается за счет поддержания постоянной нагрузки на балку и, таким образом, на точку опоры, путем вычитания массы на той же стороне балки, к которой добавляют образец.

Электронные аналитические весы измеряют усилие, необходимое для противодействия измеряемой массе, а не фактическую массу. Поэтому они должны иметь корректировку калибровки для компенсации гравитационных различий. Они используют электромагнит для создания силы противодействия измеряемому образцу и выводят результат, измеряя усилия, необходимые для достижения равновесия. Такое измерительное устройство называется электромагнитным датчиком восстановления сил.

Тензометрические

В электронной версии пружинных весов, отклонение балки, поддерживающей неизвестную массу, измеряется с помощью тензометрического датчика, который измеряет электрическое сопротивление и чувствителен к длине. Возможности таких устройств ограничены только сопротивлением балки к отклонению. Результаты нескольких вспомогательных точек можно добавить в электронном виде, так что этот метод пригоден для определения веса очень тяжелых объектов, таких как грузовые автомобили и железнодорожные вагоны, и используется в современных весах.

vesi-.jpg

Магазинные

Этот тип используются в хлебобулочных и бакалейных магазинах, при продаже деликатесов, морепродуктов, мяса, овощей и фруктов, а также других скоропортящихся товаров. Магазинный тип может печатать этикетки и квитанции, массу, марку / количество, цену за единицу, общую стоимость и в некоторых случаях использование тары. Некоторые современные весы в супермаркетах распечатывают тег RFID, который может быть использован для отслеживания товара при фальсификации или возврате. В большинстве случаев эти типы весов имеют герметичную калибровку, сделанную таким образом, чтобы показания дисплея являлись правильными и не могли быть подделаны. В США такие приборы сертифицированы Национальной конференцией весов и измерений, в Южной Африке - Южноафриканским бюро стандартов, а в Великобритании -Международной организацией законодательной метрологии.

Механические

Ручные пружинные

Ручные пружинные весы измеряют массу при помощи расстояния, на которое пружина отклоняется под нагрузкой. Это контрастирует с балансовым типом, который сравнивает крутящий момент на рычаге при весе образца с крутящим моментом при стандартном весе с использованием горизонтального рычага. Пружинные весы измеряют усилие, которое является силой растяжения-сжатия, действующей на объект, относительно местной силы тяжести. Они обычно калибруются таким образом, что измеряемая сила переводится в массу при земной гравитации. Объект, который нужно взвесить, просто свисает с пружины или находится на платформе со стержнем.

В пружинных весах, пружина либо растягивается (как при взвешивании в овощном отделе продуктового магазина) или сжимается (как в простых напольных весах). По закону Гука, каждая пружина имеет коэффициент пропорциональности, который показывает, насколько трудно растянуть ее и на какое расстояние. Используется пружина с известной жесткостью (см. закон Гука), и смещение пружины измеряют любым различным способом для получения оценки гравитационной силы, связанной с объектом. Реечные механизмы часто используются для преобразования линейного движения пружины в круговую шкалу.

В пружинном типе есть два источника ошибок, которых нет в балансовом: измеряемый вес варьируется в зависимости от локальной гравитационной силы (на целых 0,5% в разных местах на Земле), а упругость измерительной пружины может немного меняться от температуры. При правильном изготовлении и настройке, однако, пружинные весы могут считаться законными для торговли. Для снятия температурной погрешности, допущенные в торговлю пружинные весы должны либо иметь температурную компенсацию пружины, либо или использоваться при достаточно постоянной температуре. Для устранения влияния вариаций силы тяжести, допущенные в торговлю пружинные весы должны быть откалиброваны там, где они используются.

С маятниковым балансом

В весах маятникового типа не используется пружина. В этой конструкции применяются маятники, которые работают в качестве баланса и не зависят от различий в силе тяжести. Весы этой конструкции изготавливаются, например, Компанией Весов в Толедо.

Гидравлические или пневматические

Там, где необходима большая нагрузка, например, для измерения кранов, используется гидравлическая сила для определения массы. Тестовая сила прикладывается к поршню или диафрагме и передается через гидравлические линии к стрелочному индикатору на основе трубки Бурдона или к электронному датчику.

Рычажные

Рычажные весы (также балансовые, коромысловые или лабораторные) были первым массовым измерительным прибором. В своей традиционной форме, они состоят из горизонтального рычага с равными плечами, называемыми балками, и чаши весов, подвешенной на каждом плече. (Такая конструкция связаны с тем фактом, что слово «весы» употребляется во множественном числе). Неизвестная масса находится на одной чаше, а стандартную меру массы кладут на другую чашу, пока балка не приблизится к максимально возможному равновесию. В прецизионных весах, массивный ползунок перемещается вдоль градуированной шкалы. Положение ползунка дает тонкую поправку к значению массы. Хотя технически сравнивается вес, а не масса, вес объекта пропорционален его массе, а гири, используемые в таких случаях, обычно имеют обозначения в единицах массы.

Рычажный тип используют для точного измерения массы, поскольку, в отличие от пружинных, их точность не зависит от различий в силе тяжести, которая может варьироваться почти на 0,5% в различных местах на Земле. Изменение силы гравитационного поля, вызванное движением рычага, не изменит измеряемую массу, поскольку моменты сил по обе стороны балки подвержены этому влиянию одинаково. В самом деле, рычажные весы будут измерять массу правильно даже на других планетах или на луне, или в любом месте, где есть постоянная сила тяжести или ускорение.

vesi..jpg

Высокая точность измерений достигается за счет того, что точка опоры баланса, по существу не имеет трения (острие ножа является обычным способом проверки). Указатель присоединяют к балке, которая усиливает любое отклонение от положения равновесия. Далее используется принцип рычага, который позволяет приложение дробной массы к движению малой массы вдоль измерительного плеча балки, как описано выше. Для большей точности должна быть подсчитана плавучесть в воздухе, действие которой зависит от плотности участвующих масс.

Оригинальная форма рычажных весов состояла из балки с точкой опоры в центре. Для достижения максимальной точности, точка опоры будет состоять из стержня резкой V-образной формы, установленного в мелком подшипнике V-образной формы. Для определения массы объекта, сочетание исходных масс вешается на одном конце балки, в то время как объект неизвестной массы находится на другом конце. Из-за высокой точности работы рычажные весы с центральной балкой по-прежнему являются одним из самых точных доступных приборов и обычно используются для калибровки гирь.

Чтобы снизить необходимость в гирях большой массы, могут использоваться разноплечные весы. Весы с балкой со смещенным центром могут быть почти столь же точными, как и равноплечные. Однако разноплечные вариент требует специальных гирь, и такой прибор нельзя проверить на внутреннюю точность простой заменой измеряемого образца, в отличие от равноплечных весов. Чтобы уменьшить потребность в небольших градуированных гирьках, можно установить скользящую гирю, называемую пуазом ​​так, чтобы она могла быть расположена вдоль градуированной шкалы. Пуаз в дальнейшем усложняет процедуру калибровки, так как точное значение массы пуаза должно быть отрегулировано относительно точного соотношения рычажной балки.

Для большего удобства в размещении крупных и негабаритных грузов, платформа может размещаться в поплавковой системе консольной балки, которая передает пропорциональную силу подшипнику пуаза, это тянет стержень безмена и передает уменьшенную силу на балку подходящего размера. Эту конструкцию все еще можно увидеть в портативных коромысловых весах мощностью до 500 кг, которые обычно используются в суровых условиях без электричества. Также она используется в более простых механических напольных весах (которые на самом деле внутри устроены по типу пружинных). Дополнительные точки поворота и подшипники снижают точность калибровки и усложняют ее; поплавковую систему нужно проверять на наличие угловых ошибок, прежде чем шаг весов будет скорректирован при помощи балки и пуаза. Такие системы, как правило, имеют точность в лучшем случае 1/10 000 от своих возможностей, кроме тех моделей, в которых есть дорогостоящие инженерные улучшения.

В некоторых механических рычажных весах также используется циферблат (с уравновешивающими гирями вместо пружин), гибридная конструкция с преимуществами точности уравновешивания и удобством считывания результата.

Испытания и сертификация

Большинство стран регулируют проектирование и обслуживание весов, используемых для торговли. Это послужило причиной отставания технологии весов от других технологий, потому что дорогостоящие нормативные препятствия противодействуют внедрению новых конструкций. Тем не менее, в последнее время наблюдается тенденция к «цифровым тензодатчикам», которые на самом деле являются тензометрическими ячейками с выделенными аналоговыми преобразователями и сетью, встроенной в саму ячейку. Такие конструкции сократили проблемы обслуживания, связанные с совмещением и передачей порядка 20 милливольтовых сигналов в агрессивной среде.

Государственное регулирование в целом требует периодических проверок весов лицензированными техниками, чтобы калибровка соответствовала той, что принята в лаборатории. Весы, предназначенные для использования вне торговли, такие как напольные, а также те, которые используются во врачебных кабинетах, на кухнях (контроль порций) и для установлении цены (но не для официального определения) могут изготавливаться, но по закону должны быть помечены как «не для коммерческого использования», чтобы гарантировать, что они не будут использоваться многократно и не поставят под угрозу коммерческий интерес. В Соединенных Штатах документ, описывающий то, как весы должны быть спроектированы, установлены и использованы в коммерческих целях, - это Справочник 44 Национального института стандартов и технологий. Сертификация коммерческого использования обычно утверждает максимальную погрешность в 10%.

Поскольку сила тяжести изменяется более чем на 0,5% в различных областях поверхности Земли, различие сил под действием силы тяжести и массы имеет значение для точной калибровки весов в коммерческих целях. Обычно задача состоит в измерении массы образца, а не его силы под действием силы тяжести в конкретном месте.

Традиционные механические балансовые весы в действительности измеряют массу. Но обычный электронный тип в действительности измеряет гравитационную силу между образцом и землей, т.е. массу образца, которая варьируется в зависимости от местоположения. Таким образом, такие весы должны проходить повторную калибровку после установки в конкретном месте, чтобы получить точную индикацию массы.

vesi.jpg

Источники ошибок

Некоторыми из источников ошибок при взвешивании являются:

  • Плавучесть. Объекты, находящиеся в воздухе, имеют выталкивающую силу, которая прямо пропорциональна объему перемещенного воздуха. Разница в плотности воздуха за счет атмосферного давления и температуры создает ошибки.
  • Ошибка массы контрольного веса.
  • Воздушные порывы, даже маленькие, которые толкают весы вверх или вниз
  • Трение подвижных компонентов, которые вызывают равновесие весов не в той позиции, в которой оно должно возникнуть при нормальном трении.
  • Пыль в воздухе способствует увеличению веса.
  • Неправильная калибровка в течение долгого времени, за счет смещения в точности схемы или изменения температуры.
  • Неправильная взаимосвязь механических компонентов из-за их теплового расширения / сжатия.
  • Магнитные поля, действующие на металлические компоненты.
  • Силы электростатических полей, например, трение ног о ковер в сухой день.
  • Химические реакции между воздухом и взвешиваемым веществом (или самими весами, в виде коррозии).
  • Конденсация атмосферной воды на холодных деталях.
  • Испарение воды из влажных товаров.
  • Конвекция воздуха от горячих или холодных деталей.
  • Гравитационные различия для весов, которые измеряют силу.
  • Вибрация и сейсмические возмущения.

Символизм

Весы (в частности, две чаши, коромыслового типа) являются одним из традиционных символов правосудия и находятся в руках статуи Фемиды. Это соответствует употреблению метафоры «держать в равновесии». Она берет свое начало в Древнем Египте.

Весы также являются символом одноименного астрологического знака.

История

Балансовые весы – это такое простое устройство, что, вероятно, его использование далеко предшествует его находкам и описаниям. Камни для определения абсолютной массы позволили археологам понять, что найденные артефакты являются весами. Сами балансовые весы, вероятно, использовались для определения сравнительной массы задолго до нахождения абсолютной массы.

Древнейшее свидетельство существования весов относится к 2400-1800 до н.э. в долине реки Инд (современный Пакистан). До этого «банковские дела» не проводилось из-за отсутствия подходящих приборов. Одинаковые отполированные каменные кубики обнаружены в ранних поселениях и, вероятно, они использовались как гирьки для балансовых весов. Хотя кубики не имеют никаких опознавательных знаков, их вес кратен общему знаменателю. Кубы изготовлены из различных видов камней с разной плотностью. Очевидно, их вес, а не их размеры или другие свойства, были фактором создания этих кубиков. В Египте использование весов можно проследить примерно до 1878 г. до н.э., но их применение, вероятно, простирается гораздо раньше. Были обнаружены резные камни со следами, обозначающими вес, а также египетский иероглиф «золото», что дает возможность предположить, что египетские купцы пользовались установленной системой измерения массы и имели прейскурант поставок золота. Хотя никаких фактических весов той эпохи не сохранилось, множество наборов камней для измерения, а также фрески, изображающие использование рычажных приборов, предполагают их широкое использование.

Вариации рычажных весов, включая такие устройства, как дешевый и неточный безмен, вошли в общее пользование к 400 г. до н.э. среди множества мелких торговцев и их клиентов. Множество видов весов хвастались преимуществами и усовершенствованиями одни по сравнению с другими и появлялись на протяжении всей истории. Даже такой великий изобретатель как Леонардо да Винчи внес свою лепту в их развитие.

Даже с учетом всех достижений в области проектирования и разработки, все весы вплоть до семнадцатого века н.э. были вариацией рычажных. Хотя записи, датирующиеся 1600-ми годами, говорят о пружинных весах для измерения массы, самый ранний дизайн таких устройств относится к 1770 году и дает честь Ричарду Солтеру, их раннему изготовителю. Пружинный тип вошел в общее пользование в 1840 году, когда Р. Уинфилд разработал весы-подсвечник для использования при измерении писем и посылок. Почтовые работники могли работать быстрее с пружинными весами, чем с рычажными, потому что они сразу показывали данные, и их не нужно было тщательно балансировать при каждом измерении.

К 1940-м годам различные электронные устройства стали прикреплять к приборам, чтобы показания были более точными. Это не были настоящие электронные весы, поскольку измерение массы по-прежнему полагалось на систему пружин и противовесов. Датчики, небольшие узлы, которые преобразуют давление в цифровой сигнал, появились еще в конце девятнадцатого века, но только к концу двадцатого века стали достаточно точными для широкого использования. 




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".