Balanso matavimo priemonė

Balansas, priemonė, skirta palyginti du kūnus, paprastai mokslo tikslais, norint nustatyti masės (ar svorio) skirtumą.

Lygių ginklų pusiausvyros išradimas atsirado bent jau senovės egiptiečių laikais, galbūt net 5000 m.š. Ankstyviausiuose tipuose sija buvo palaikoma centre, o keptuvės nuo galų buvo pakabinamos virvėmis. Vėliau dizaino patobulinimas buvo kaiščio per sijos centrą panaudojimas centriniam guoliui, kurį romėnai įvedė apie Kristaus laiką. 18-ajame amžiuje išradus peilių briaunas, buvo sukurta šiuolaikinė mechaninė pusiausvyra. Iki XIX amžiaus pabaigos pusiausvyra Europoje išsivystė į vieną tiksliausių pasaulyje matavimo prietaisų tipą. XX amžiuje buvo kuriamos elektroninės svarstyklės, priklausančios nuo elektrinės kompensacijos, o ne nuo mechaninio įlinkio.

Mechaninę pusiausvyrą iš esmės sudaro standus pluoštas, kuris svyruoja ties horizontaliu centriniu peilio kraštu kaip atrama ir kurio abu galiniai peilio kraštai yra lygiagretūs ir vienodai nutolę nuo centro. Sveriamos krovinys yra palaikomos ant guolių pakabinamų keptuvių. Norint sukurti geriausią dizainą, tarp galinio guolio ir padėklo yra dvi ar daugiau papildomų peilio briaunų: viena, kad būtų išvengta plokštumos pasvirimo, o kita, kad būtų pritvirtintas apkrovos centras tam tikrame galinio peilio krašto taške. Sulaikymo mechanizmas apsaugo nuo pažeidimų pakrovimo metu, atskiriant peilio kraštus nuo guolių. Balanso deformaciją gali nurodyti rodyklė, pritvirtinta prie sijos ir einanti per graduotą skalę, arba atspindys nuo veidrodžio, esantis ant sijos, į tolimą skalę.

Akivaizdžiausias svarstyklių naudojimo būdas yra žinomas kaip tiesioginis svėrimas. Sveriama medžiaga dedama ant vienos lėkštės, o ant kitos lėkštės yra pakankamai žinomų svorių, kad sija būtų pusiausvyroje. Skirtumas tarp nulinio rodmens ir rodmens pakraunant keptuves rodo skirtumą tarp apkrovų skalės padalijimais. Norint tiesiogiai sverti, rankos turi būti vienodo ilgio. Kai paklaida, kilusi dėl nevienodų rankų, yra didesnė už reikalaujamą tikslumą, gali būti naudojamas pakaitinis svėrimo metodas. Šiuo metodu prie vienos keptuvės pridedami priešpriešinių svoriai, kad būtų subalansuota nežinoma apkrova kitoje. Tada nežinomi kroviniai pakeičiami žinomu svoriu. Šis metodas reikalauja tik to, kad sveriant abi sijos rankos būtų vienodo ilgio. Bet koks nelygybės poveikis abiem apkrovoms yra vienodas, todėl pašalinamas.

Maži kvarciniai mikrobalansai, kurių talpa mažesnė nei gramas, buvo sukurti didesniu patikimumu, nei paprastai nustatoma naudojant mažus bandymo tipo svarstykles, turinčias metalinę siją su trimis peilio kraštais. Mikrobalansai daugiausia naudojami nustatant dujų, ypač dujų, gaunamų tik mažais kiekiais, tankį. Balansas paprastai veikia dujose nepralaidžiame kameroje, o svorio pokytis matuojamas pasikeitus grynajai balanso jėgai, tenkančiai dujoms, kuriose balansas yra pakabinamas, o dujų slėgį galima reguliuoti ir matuoti gyvsidabrio manometras, sujungtas su svarstyklių korpusu.

Ultraibrobalansas yra bet koks svėrimo įtaisas, kuris naudojamas mažesnių pavyzdžių, kuriuos galima pasverti naudojant mikrobalansą, svoriui nustatyti, ty bendras kiekis yra mažas, vienas ar keli mikrogramai. Pagrindiniai principai, kuriais remiantis sėkmingai buvo sukonstruoti ultrabalansiniai balansai, apima konstrukcinių elementų elastingumą, skysčių poslinkį, balansavimą elektrinių ir magnetinių laukų pagalba bei jų derinius. Sveriamų minučių masių poveikis buvo matuojamas optiniais, elektriniais ir branduolinės spinduliuotės metodais nustatant poslinkius ir optiškai bei elektriškai matuojant jėgas, naudojamas atstatyti pasvertą bandinį.

Tradicinių balansų sėkmė šiais laikais priklauso nuo tam tikrų tinkamų medžiagų, ypač kvarco pluoštų, elastinių savybių, kurios pasižymi dideliu stiprumu ir elastingumu ir yra gana nepriklausomos nuo temperatūros, histerezės ir neelastingo lenkimo poveikio. Sėkmingiausi ir praktiškiausi ultramobilumai buvo pagrįsti apkrovos balansavimo principu, sukimo momentą naudojant kvarco pluoštui. Vienos paprastos konstrukcijos kietu pluoštu naudojamas horizontalus pluoštas, kurio centrą palaiko ištemptas horizontalus kvarco sukimo pluoštas, užklijuotas tiesiu kampu. Ant kiekvieno sijos galo pakabinama keptuvė, viena atsverianti kitą. Sijos deformacija, kurią sukelia mėginys, pridedama prie vienos lėkštės, atkuriama sukant sukimo pluošto galą, kol sija vėl bus horizontalioje padėtyje, o matuojant įtempimo diapazoną galima naudoti visą sukimo diapazoną pakabinamajame pluošte. krovinys pridedamas prie vienos keptuvės. Atstatymui reikalingas torsijos kiekis nuskaitytas disku, pritvirtintu prie torsiono pluošto galo. Svoris gaunamas kalibruojant svarstykles pagal žinomus svorius ir skaitant vertę iš svorio ir sukimo kalibravimo lentelės. Skirtingai nuo tiesioginių poslinkio balansų, kurie priklauso tik nuo konstrukcinių elementų elastingumo, sukimo balansas leidžia gravitacijai subalansuoti didžiausią apkrovos komponentą, ty keptuvę, ir dėl to žymiai padidėja keliamoji galia.

XX amžiaus pabaigos svarstyklės paprastai buvo elektroninės ir daug tikslesnės nei mechaninės. Skeneris išmatavo lėkštės, laikančios sveriamą daiktą, poslinkį ir, naudodamas stiprintuvą ir galbūt kompiuterį, sukėlė srovę, kuri grąžino lėkštę į nulinę padėtį. Matavimai buvo nuskaityti skaitmeniniame ekrane arba atspausdintame paveikslėlyje. Elektroninės svėrimo sistemos ne tik matuoja bendrą masę, bet ir gali nustatyti tokias savybes kaip vidutinis svoris ir drėgmės kiekis.