СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ МАССЫ

Приборы для измерения массы называют весами. При каждом взвешивании выполняют хотя бы одну из четырёх основных операций

1. определение неизвестной массы тела («взвешивание»),

2. отмеривание определённого количества массы («отвешивание»),

3. определение класса, к которому относится подлежащее взвешиванию тело («тари-

ровочное взвешивание» или «сортировка»),

4. взвешивание непрерывно протекающего материального потока.

Измерение массы основано на использовании закона всемирного тяготения, согласно которому гравитационное поле Земли притягивает массу с силой, пропорциональной этой массе. Силу притяжения сравнивают с известной по величине силой, создаваемой различными способами:

1) для уравновешивания используется груз известной массы;

2) уравновешивающее усилие возникает при деформации упругого элемента;

3) уравновешивающее усилие создаётся пневматическим устройством;

4) уравновешивающее усилие создаётся гидравлическим устройством;

5) уравновешивающее усилие создаётся электродинамически при помощи соленоидной обмотки, находящейся в постоянном магнитном поле;

6) уравновешивающее усилие создаётся при погружении тела в жидкость.

Первый способ является классическим. Мерой во втором способе является величина деформации; в третьем – давление воздуха; в четвёртом – давление жидкости; в пятом – ток, протекающий по обмотке; в шестом – глубина погружения и подъёмная сила.

Классификация весов

1. Механические.

2. Электромеханические.

3. Оптикомеханические.

4. Радиоизотопные.

Рычажные торговые весы

Торговые механические весы РН-3Ц13УМ

Механические весы основаны на принципе сравнения масс при помощи рычагов, пружин, поршней и чашек весов

В электромеханических весах усилие, развиваемое взвешиваемой массой, измеряется через деформацию упругого элемента с помощью тензорезисторных, индуктивных, ёмкостных и виброчастотных преобразователей.

Современный этап развития лабораторных весов, отличающихся сравнительно небольшим быстродействием и значительной восприимчивостью к внешним воздействиям, характеризуется возрастающим применением в них для создания уравновешивающей силы (момента) электрических силовозбудителей с электронной системой автоматического регулирования (САР), обеспечивающей возвращение измерительной части весов в исходное положение равновесия. САР электронных лаб. весы (рис. 4) включает датчик, например, в виде дифференциального трансформатора; сердечник его закреплен на измерительной части и перемещается в смонтированной на основании весы катушке с двумя обмотками, выходное напряжение которых подается в электронный блок. Применяют также датчики в виде электронно-оптического устройства с зеркалом на измерительной части, направляющим луч света на дифференциальный фотоэлемент, подсоединенный к электронному блоку. При отклонении измерительной части весы от исходного положения равновесия взаимное положение элементов датчика изменяется, и на выходе электронного блока появляется сигнал, содержащий информацию о направлении и величине отклонения. Этот сигнал усиливается и преобразуется электронным блоком в ток, который подается в катушку силовозбудителя, закрепленную на основании весы и взаимодействии с постоянным магнитом на их измерительной части. Последняя благодаря возникающей противодействующей силе возвращается в исходное положение. Ток в катушке силовозбудителя измеряется цифровым микроамперметром, проградуированным в единицах массы. В электронных весах с верхним расположением грузоприемной чашки используется аналогичная схема автоматического уравновешивания, но постоянный магнит силовозбудителя смонтирован на стержне, несущем чашку (электронно-безрычажные весы) или связан с этим стержнем рычагом (электронно-рычажные весы).

Принципиальная схема электронных лаб. весов: 1 -датчик; 2-сердечник; 3, 5-соотвесы катушки датчика и силовозбудителя; 4-силовозбудитель; 6-постоянный магнит; 7-стержень; 8-грузоприемная чашка; 9-электронный блок; 10-источник питания; 11-цифровое отсчетное устройство.

Виброчастотный (струнный). Его действие основано на изменении частоты натянутой металлической струны, установленной на упругом элементе, в зависимости от величины силы, приложенной к нему. Влияние внешних факторов (влажность, температура, атмосферное давление, вибрации), а также сложность изготовления привели к тому, что данный тип датчиков не нашел широкого применения.

Виброчастотный датчик электронных весов фирмы «ТВЕС» На основании 1 крепится упругий элемент 2, в отверстии которого находится струна 3, выполненная заодно с ним. По обе стороны от струны находятся катушки электромагнита 4 и преобразователя перемещений 5 индуктивного типа. К верхней поверхности упругого элемента крепится жёсткая пластина 6 с опорами 7, на которые помещается основание грузоприёмной платформы. Для ограничения деформации упругого элемента имеется предохранительный стержень 8.

Электронные настольные весы.

Технические характеристики:

диапазон взвешивания — 0,04–15 кг;

дискретность — 2/5 г;

выборка массы тары — 2 кг;

средний срок службы — 8 лет;

класс точности по ГОСТ Р 53228 — III средний;

параметры питания от сети переменного тока — 187–242 / 49 — 51 В/Гц;

потребляемая мощность — 9 Вт;

габаритные размеры — 295×315×90 мм;

масса — 3,36 кг;

габаритные размеры (с упаковкой) — 405×340×110 мм;

масса (с упаковкой) — 4,11 кг.

В последнее время широкое применение получили электромеханические весы с кварцевым пьезоэлементом. Этот пьезоэлемент представляет собой тонкую (не более 200 мкм) плоскопараллельную кварцевую пластину прямоугольной формы с электродами, расположенными в центре по обе стороны пластины. Датчик имеет два пьезоэлемента, приклеенные на упругие элементы, которые реализуют дифференциальную схему нагружения преобразователей. Сила тяжести груза вызывает сжатие одного упругого элемента и растяжение другого.

Весы фирмы “Мера” с выносным показывающим устройством ПВм-3/6-Т, ПВм-3/15-Т, ПВм-3/32-Т. Три диапазона: (1,5; 3; 6), (3; 6; 15), (3; 6; 32) кг.

Принцип действия весов основан на преобразовании деформации упругого элемента весоизмерительного датчика, возникающей под действием силы тяжести груза, в электрический сигнал амплитуда (тензорезисторный датчик) или частота (тензокварцевый датчик) которого изменяется пропорционально массе груза.

Таким образом, по способу установки на деформируемое тело преобразователи этого типа аналогичны тензорезисторам. По этой причине их называют тензокварцевыми преобразователями. В теле каждого пьезоэлемента возбуждаются автоколебания на собственной частоте, которая зависит от механического напряжения, возникающего в пьезоэлементе под воздействием нагрузки. Выходной сигнал преобразователя, так же как и у виброчастотного датчика – частота в диапазоне 5…7 кГц. Однако тензокварцевые преобразователи имеют линейную статическую характеристику и в этом их преимущество. Чувствительные элементы изолированы от окружающей среды, что уменьшает погрешность из-за колебаний влажности окружающего воздуха. Кроме этого, при помощи отдельного термочувствительного кварцевого резонатора вносится поправка на изменение температуры в активной зоне датчика.

Радиоизотопные преобразователи веса основаны на измерении интенсивности ионизирующего излучения, прошедшего через измеряемую массу. У преобразователя абсорбционного типа интенсивность излучения уменьшается с увеличением толщины материала, а у преобразователя рассеянного излучения интенсивность воспринимаемого

рассеянного излучения растёт с увеличением толщины материала. Отличием радиоизотопных весов являются малые измеряемые усилия, универсальность и нечувствительность к высоким температурам, а электромеханических весов с тензометрическими преобразователями – дешевизна и высокая точность измерения.

Весоизмерительные и весодозирующие устройства

По назначению весоизмерительные и весодозирующие устройства разделяют на следующие шесть групп:

1) весы дискретного действия;

2) весы непрерывного действия;

3) дозаторы дискретного действия;

4) дозаторы непрерывного действия;

5) образцовые весы, гири, передвижные весоповерочные средства;

6) устройства для специальных измерений.

К первой группе относят лабораторные весы различных типов, представляющие отдельную группу весов с особыми условиями и методами взвешивания, требующие высокой точности показаний; весы настольные с наибольшим пределом взвешивания (НПВ) до 100 кг, весы платформенные передвижные и врезные с НПВ до 15 т; весы платформенные стационарные, автомобильные, вагонеточные, вагонные (в том числе и для взвешивания на ходу); весы для металлургической промышленности (к ним относятся системы шихтоподачи для питания доменных печей, электровагонвесы, углезагрузочные весы для коксовых батарей, весовые тележки, весы для жидкого металла, весы для блюмов, слитков, проката и т.д.).

Весы первой группы изготовляют с коромыслами шкального типа, циферблатными квадратными указателями и цифропоказывающими и печатающими указательными приборами и пультами. Для автоматизации взвешивания применяют печатающие аппараты автоматической записи результатов взвешивания, суммирования итогов нескольких взвешиваний и аппараты, обеспечивающие дистанционную передачу показаний весов.

Ко второй группе относят конвейерные и ленточные весы непрерывного действия, ведущие непрерывный учёт массы транспортируемого материала. Конвейерные весы отличаются от ленточных непрерывного действия тем, что их выполняют в виде отдельного весового устройства, устанавливаемого на определённом участке ленточного конвейера. Ленточные весы представляют собой самостоятельные ленточные конвейеры небольшой длины, оснащённые весоизмерительным устройством.

К третьей группе относят дозаторы для суммарного учёта (порционные весы) и дозаторы для фасовки сыпучих материалов, используемых в технологических процессах различных отраслей народного хозяйства.

К четвёртой группе относят дозаторы непрерывного действия, используемые в различных технологических процессах, где требуется непрерывная подача материала с заданной производительностью. Принципиально дозаторы непрерывного действия выполняют с регулированием подачи материала на конвейер или с регулированием скорости ленты.

Пятая группа включает метрологические весы для проведения поверочных работ, а также гири и передвижные средства поверки.

Шестая группа включает различные весоизмерительные устройства, служащие для определения не массы, а других параметров (например, подсчёта равновесных деталей или изделий, определения крутящего момента двигателей, процентного содержания крахмала в картофеле и т.д.).

Контроль ведётся по трём условиям: норма, меньше нормы ибольше нормы. Мерой служит ток в катушке электромагнита. Дискриминатором является система взвешивания со столом 3 и электромагнитным устройством 1, индуктивным преобразователем 2 перемещения с выходным усилителем и релейным устройством 7. При нормальной массе объектов контроля система находится в равновесном состоянии, и объекты перемещаются транспортёром 6 к месту их сбора. Если масса объекта отклоняется от нормы, то происходит смещение стола 3, а также сердечника индуктивного преобразователя. Это вызывает изменение силы тока в цепи катушки индуктивности и напряжения на резисторе R. Релейный дискриминатор включает исполнительное устройство 4, сбрасывающее объект с ленты транспортёра. Релейное устройство может быть трёхпозиционным с переключательным контактом, что позволяет сбрасывать объекты вправо или влево относительно ленты транспортёра в зависимости от того, меньше или больше нормы масса бракуемого объекта. Данный пример наглядно показывает, что результатом контроля является не численное значение контролируемой величины, а событие – годен или не годен объект, т.е. находится контролируемая величина в заданных границах или нет.

Гири ГОСТ OIML R 111-1-2009 – межгосударственный стандарт.

1. Эталонные гири. Для воспроизведения и хранения единицы массы

2. Гири общего назначения. СИ массы в сферах действия ГМК и Н.

3. Калибровочные гири. Для юстировки весов.

4. Специальные гири. Для индивидуальных нужд заказчика и по его чертежам. Например, специальной формы, каратные, ньютоновские гири, с радиальным вырезом, крючками, встраиваемые в весоизмерительные системы, например, для юстировки дозаторов.

Эталонная гиря Э 500 кг F2(+) ЦР-С (разборная или составная)

Класс точности F2, допускаемая погрешность 0…8000 мг

Главная / Классификация гирь / Классы точности

Классификация гирь по разрядам и классам точности.

В соответствии с ГОСТ OIML R 111-1-2009 гири подразделяются на 9 классов точности, отличающихся в основном точностью воспроизведения массы.

Таблица классификации гирь по классам точности. Пределы допускаемой погрешности ± δm. Погрешность в мг.

Номинальные значения массы гирь указывают наибольшую и наименьшую номинальную массу, допустимую в любом классе, а также пределы допускаемой погрешности, которые не должны распространяться на более высокие и низкие значения. Например, минимальное номинальное значение массы для гири класса M2 равно 100 мг, в то время как максимальное значение равно 5000 кг. Гиря номинальной массой 50 мг не будет принята как гиря класса M2 согласно настоящему стандарту, а вместо этого она должна соответствовать пределам допускаемой погрешности и другим требованиям для класса M1 (например, форме и маркировке) для этого класса точности гирь. В противном случае гирю не считают соответствующей настоящему стандарту.

НАЗНАЧЕНИЕ ИЗДЕЛИЯ

Штангенциркуль типа ШЦ-II ГОСТ 166-89 предназначен для измерения наружных и внутренних размеров и разметочных работ. Диапазон измерений 0-250 мм, значение отсчета по нониусу 0,05 и 0,1 мм.
Пример обозначения при заказе штангенциркуля со значением отсчета по нониусу 0,05 мм:
ШЦ-II-250-0,05 ГОСТ 166-89.
То же, со значением отсчета по нониусу 0,1 мм класса точности 2:
ШЦ-II-250-0,1-2 ГОСТ 166-89