Prístroj na meranie váhy

Zostatok, nástroj na porovnávanie hmotností dvoch orgánov, obvykle na vedecké účely, na stanovenie rozdielu v hmotnosti (alebo hmotnosti).

Vynález rovnováhy v rovnakom ramene sa datuje najmenej do doby starovekých Egypťanov, pravdepodobne už v 5000 bc. U najskorších typov bol lúč podopretý v strede a panvy boli zavesené na koncoch pomocou šnúr. Neskôr vylepšené prevedenie bolo použitie čapu cez stred lúča pre centrálne ložisko, ktoré Rimania zaviedli o Kristovom čase. Vynález ostria nožov v 18. storočí viedol k rozvoju modernej mechanickej rovnováhy. Koncom 19. storočia sa rovnováha v Európe vyvinula na jeden z najpresnejších typov meracích prístrojov na svete. V 20. storočí sa vyvinuli elektronické váhy, ktoré záviseli skôr od elektrickej kompenzácie než od mechanického vychýlenia.

Mechanické vyváženie pozostáva v podstate z tuhého lúča, ktorý kmitá na vodorovnom strednom okraji noža ako opora a má obidve okraje nožov rovnobežné a rovnako vzdialené od stredu. Vážené bremená sú podopreté na panviciach zavesených na ložiskách. Pre najlepšiu konštrukciu sú medzi koncovým ložiskom a panvou umiestnené dve alebo viac prídavných hrán, jedna na zabránenie naklonenia roviny a druhá na fixáciu ťažiska v určitom bode na koncovej hrane noža. Aretačný mechanizmus zabraňuje poškodeniu počas nakladania oddelením okrajov noža od ich ložísk. Odchýlka váh môže byť označená ukazovateľom pripevneným k lúču a prechádzajúcim stupnicou alebo odrazom zrkadla na lúči do vzdialenej stupnice.

Najviditeľnejšia metóda použitia váh je známa ako priame váženie. Vážený materiál sa umiestni na jednu misu s dostatočnou známou hmotnosťou na druhej miske tak, aby lúč bol v rovnováhe. Rozdiel medzi odčítaním nuly a odčítaním s naloženými panvami indikuje rozdiel medzi zaťaženiami v dielikoch stupnice. Takéto priame váženie vyžaduje, aby ramená boli rovnako dlhé. Ak je chyba spôsobená nerovnakými ramenami väčšia ako požadovaná presnosť, môže sa použiť substitučná metóda váženia. Pri tejto metóde sa do jednej misky pripočítajú váhy protizáruky, aby sa vyvážilo neznáme zaťaženie druhej. Potom sa za neznáme zaťaženie nahradia známe hmotnosti. Táto metóda vyžaduje iba to, aby si obe ramená lúča počas váženia udržiavali rovnaké dĺžky. Akýkoľvek efekt nerovnosti je rovnaký pre obe zaťaženia, a preto sa vylučuje.

Malé kremenné mikrovahy s kapacitami menšími ako gram boli skonštruované so spoľahlivosťou oveľa väčšou, ako sa bežne vyskytuje pri malých váhach skúšobného typu s kovovým lúčom s tromi okrajmi noža. Mikrobilancie sa používajú hlavne na stanovenie hustoty plynov, najmä plynov, ktoré sa dajú získať iba v malom množstve. Váha zvyčajne pracuje v plynotesnej komore a zmena hmotnosti sa meria zmenou čistej vztlakovej sily na váhe v dôsledku plynu, v ktorom je váha pozastavená, tlak plynu je nastaviteľný a meria sa pomocou ortuťový manometer spojený s prípadom vyváženia.

Ultramicrobalance je akékoľvek zariadenie na váženie, ktoré slúži na určovanie hmotnosti menších vzoriek, ako je možné vážiť pomocou mikrováhy - tj celkové množstvá také malé ako jedna alebo niekoľko mikrogramov. Princípy, na ktorých boli ultramikrobiálne rovnováhy úspešne skonštruované, zahŕňajú elasticitu v konštrukčných prvkoch, posun v tekutinách, vyváženie pomocou elektrických a magnetických polí a ich kombinácie. Meranie účinkov vyvolaných váženými minútovými hmotnosťami sa uskutočňovalo pomocou metód optického, elektrického a jadrového žiarenia na stanovenie posunov a pomocou optických a elektrických meraní síl použitých na obnovenie posunu spôsobeného váženou vzorkou.

Úspech tradičných rovnováh v modernej dobe sa spoliehal na elastické vlastnosti určitých vhodných materiálov, najmä kremenných vlákien, ktoré majú veľkú pevnosť a elasticitu a sú relatívne nezávislé od účinkov teploty, hysterézie a neelastického ohybu. Najúspešnejšie a najpraktickejšie ultramikrobiálne rovnováhy boli založené na princípe vyrovnávania záťaže použitím krútiaceho momentu na kremenné vlákno. Jedna jednoduchá konštrukcia využíva tuhé vlákno ako horizontálny lúč, nesený v jeho strede natiahnutým horizontálnym kremenným torzným vláknom, ktoré je k nemu pripevnené v pravom uhle. Na každom konci lúča je zavesená panva, jedna vyvažujúca druhú. Priehyb lúča spôsobený pridaním vzorky do jednej misky sa obnoví otáčaním konca torzného vlákna, až kým sa lúč opäť nenachádza vo svojej horizontálnej polohe a na meranie krútiaceho momentu v závesnom vlákne sa nemôže použiť celý rozsah krútenia. zaťaženie pridané na jednu panvicu. Množstvo krútiaceho momentu potrebného na obnovenie sa odčítava pomocou číselníka pripevneného na koniec torzného vlákna. Hmotnosť sa získa kalibrovaním váhy so známymi hmotnosťami a odčítaním hodnoty z kalibračnej tabuľky hmotnosti verzus krútenie. Na rozdiel od rovnováhy priameho posuvu, ktorá sa spolieha iba na elasticitu konštrukčných prvkov, torzné vyváženie umožňuje gravitácii vyvážiť najväčšiu zložku zaťaženia, tj panvy, a vedie k výrazne zvýšenej nosnosti.

Zostatky na konci 20. storočia boli zvyčajne elektronické a oveľa presnejšie ako mechanické váhy. Skener meral posunutie misky držiacej vážený predmet a pomocou zosilňovača a prípadne počítača spôsobil generovanie prúdu, ktorý vrátil misu do jej nulovej polohy. Merania boli odčítané na digitálnej obrazovke alebo na výtlačku. Elektronické systémy váženia nielen merajú celkovú hmotnosť, ale môžu tiež určovať také vlastnosti, ako je priemerná hmotnosť a obsah vlhkosti.