Лабораторные аналитические электронные весы

Трудно представить себе инструмент, наиболее необходимый в лабораториях разного профиля, чем лабораторные весы. Со временем механические весы уступили место электромеханическим и электронным весам, которые применяются в аналитических и препаративных целях. В то время как принцип действия механических или электромеханических весов основан на сравнении взвешиваемого груза с системой встроенных гирь и пружин или системой внешних гирь с помощью индикатора положения равновесия, в электронных весах масса взвешиваемого груза сравнивается с эталонным грузом калибровки, значение которого заложено в память электронного блока.

Электронные весы лишены громоздких механических деталей. Вместо них внутри корпуса встроен датчик, передающий информацию о нагрузке на табло весов. Датчик - элемент надежный и долговечный, и благодаря отсутствию в его конструкции подвижных деталей он не изнашивается. По принципу измерения электронные весы делятся на тензовесы и весы с электромагнитной системой. Тензовесы измеряют напряжение упругого тела, возникающее под воздействием взвешиваемого груза. Тензометрический сигнал поступает в электронно-измерительный преобразователь для аналого-цифрового преобразования, обработки и индикации результатов взвешивания.

Рисунок 1. Электронные весы фирмы METTLER TOLEDO (Швейцария)

Снимать показания при взвешивании на электромеханических весах гораздо быстрее и проще, чем на механических, но наряду с этим достоинством у таких весов есть и ряд недостатков.

Во-первых, это их механическая составляющая - та же рычажная система с серьгами и призмами, которая требует крайне бережного обращения и регулярной замены изношенных деталей.

Во-вторых, в случае поломки весов определить неисправность довольно трудно, ведь искать придется как в механической, так и в электронной системах.

Стоимость электромеханических весов значительно выше механических, но уступает цене электронных. В весах с электромагнитной системой взвешивание осуществляется с помощью сложной системы рычагов, пружин и электромагнитной катушки, через которую проходит ток. Последний изменяется в зависимости от веса взвешиваемого объекта, что отображаться на табло в виде значения веса груза.

Электронные весы надежны, точны и долговечны. Их длительный срок эксплуатации объясняется в первую очередь тем, что весы находятся в состоянии равновесия, все механические детали прибора неподвижны, а значит, не изнашиваются. Требования к внешним условиям при работе с электронными весами значительно менее строгие, чем при работе с механическими, и при соблюдении правил их эксплуатации весы служат неопределенно долго. Кроме того, одним из значительных достоинств электронных весов является наличие дополнительных функций, таких как процентное взвешивание, определение количества одинаковых предметов, усреднение и контрольное взвешивание.

С точки зрения пользователя существует несколько явных преимуществ электронных весов перед механическими:

• Наличие встроенных функций и простых в использовании программ: тарирование, процентное взвешивание, многокомпонентное смешивание и проч., ведение протокола измерений через дополнительный принтер либо компьютер.
• Существенно меньшее влияние оператора на процесс измерения и как следствие-уменьшение ошибок измерения.
• Возможность адаптации весов к внешним условиям - цифровое усреднение.
• Возможность измерения в различных единицах - каратах, унциях, тройских унциях и т.д.
• Существенно меньшие габариты для весов одного класса.

Чувствительность к перегрузкам у электронных весов значительно ниже, чем у механических, поэтому при соблюдении правил эксплуатации они служат исключительно долго.

Функция процентного взвешивания просто незаменима в лабораториях, где готовятся смеси из множества компонентов. Задав процентное соотношение ингредиентов в смеси, мы получаем вес каждой составляющей и общий вес раствора или смеси. Определение количества однородных предметов значительно сокращает время их подсчета. Нужно лишь взвесить десяток предметов, чтобы был определен их средний вес, а затем, поместив на рабочую платформу весов целую партию таких предметов, мы получим не только их общий вес, но и количество.

Лабораторные счетные весы находят широкое применение в фармакологии, в медицине, в химических лабораториях, на предприятиях военно-промышленного комплекса.

Рисунок 2. Серия аналитических весов Explorer Pro компании OHAUS (США) с функцией процентного взвешивания

Функция усреднения помогает получить достаточно точные результаты, даже если процесс взвешивания происходит в нестабильных условиях или при нестабильном поведении образца.

Контрольное взвешивание - это определение соответствия веса заданным пределам с определенной допустимой нормами погрешностью. Кроме этих функций отдельные модели весов могут определять плотность материалов, выполнять корректировку количества компонентов в сложных составах, сравнивать вес образца до обработки с весом после нее и даже распечатывать данные на встроенном принтере.

Еще одно преимущество электронных весов - возможность измерения веса груза в нестандартных единицах, таких как караты, унции, тройские унции и т.д.

Независимо от вида весов к ним предъявляются определенные требования. Важнейшими из них являются 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. Какой тип весов выбрать для работы зависит от задач лаборатории и ее финансовых возможностей. При условии соблюдения правил эксплуатации и ухода за весами они исправно прослужат вам, возможно, даже дольше, чем указано в техпаспорте.

Выбор аналитических лабораторных весов представляет нелегкую задачу ввиду многообразия производителей, различных моделей, серий и терминологии (такой как цена деления весов, допустимая погрешность взвешивания, выборка тары, автоматическая установка нуля, внешняя калибровка, авто- и самокалибровка и др.).

С 1 июля 2002 года по точности весы подразделяют на три класса. Специальный класс охватывает 1,2 и 3-й классы старого ГОСТа 24104-88. Высокий класс соответствует 4-му классу точности. Весы среднего класса точности фактически являются весами для статического взвешивания и переходят по классификации в разряд лабораторных весов.

Раздел "Квалификация, основные параметры" нового стандарта ГОСТ 24104-2001 полностью отвечает требованиям международной рекомендации Р 76 (см.таблицу 1).

Таблица 1. Справочная таблица для выбора лабораторных аналитических весов

В России представлены весы многих западных производителей. Наиболее известные из них - "Меттлер-Толедо" (Швейцария)", "Охаус" (США), "Сарториус" (Германия), и А&D (Япония) - производят весы с ценой деления 1 и 0.1 мкг.

Чувствительность весов является одним из главных показателей уровня технологии. Каждый из производителей имеет в спектре своей продукции по несколько моделей разного класса точности.