Погрешности измерения
Погрешность измерения массы состоит из следующих составляющих:
а) погрешности сравнения с помощью рычажных весов;
б) погрешности масс гирь;
в) погрешности оператора;
г) погрешности вычислении.
Погрешность рычажных весов вызывается погрешностью отношения длин плеч . Эта составляющая погрешности по абсолютному значению не зависит от измеряемой массы. Реальное отношение может отличаться от номинального (например, оно должно быть равно 1, а реально составляет 0,99). Однако эта погрешность легко обнаруживается: при или стрелка не будет совпадать с нулевой отметкой. Часто весы имеют винты-регуляторы, а если их нет, то на одну из чаш добавляют какую-нибудь массу и таким образом уравновешивают.
При малых, измеряемых массах или малой разности вращающий момент не может преодолеть силу, вызванную "врезанием". Призма врезается в опорную подушку тем больше, чем больше измеряемая масса. А чем больше "врезание" опорной призмы, тем труднее повернуть коромысло. Отсюда возникает составляющая от "врезания", которая зависит от , то есть порог чувствительности является функцией измеряемой массы.
Значения погрешностей рычажных весов приводят в их паспортах.
Погрешность масс гирь зависит от того, насколько точно гиря воспроизводит значение массы.
Погрешность оператора вызывается ошибкой в формировании оператором результата измерения. Как правило, это ошибка при установлении первоначального равновесия весов, ошибка считывания показаний по шкале.
Погрешности вычислений возникают, например, от округления и примененных приближенных методов вычислений.
Есть и другие составляющие погрешности, например, влияние плотности воздуха, от которой зависит аэродинамическая подъемная сила, погрешность может возникать и оттого, что плотность материала взвешиваемого груза и материала гирь различны. Но эти составляющие учитываются при очень точных измерениях.
Средство измерения
По конструктивным признакам аналитические весы делятся на двухчашечные с равноплечим трехпризменным коромыслом и одночашечные с двухпризменным коромыслом.
При взвешиваниях на аналитических весах применяют гири классов 1 и 2 общего назначения, гири - рейтеры классов 1 и 2 и встроенные гири.
Выпускаются аналитические весы с наибольшим пределом взвешивания 200; 100; 20 и 1 г. При этом часто называют весы с пределом взвешивания до 20 г микроаналитическими, а до 1 г - пробирными, так как первые применяют при микроанализах, а вторые при определении пробы золота.
За рубежом отдельные фирмы, помимо весов с указанными пределами измерений, выпускают весы с наибольшим пределом взвешивания 30, 50, 80, 160, 500, 1000 г и более.
Простейшие двухчашечные аналитические весы показаны на рисунке 4. Равноплечее коромысло 6 своей опорной призмой опирается на подушку, укрепленную на колонке 8. К грузоприемным призмам, прикрепленным к коромыслу подвешены серьги 7 с чашками 12. Для отсчета колебаний служит стрелка 10, заостренный конец которой передвигается параллельно шкале 11, колонка укреплена на опорной доске из дерева, стекла, металла или полимерных материалов с винтовыми ножками 13 для установки весов по отвесу. Для остановки колебании весов, а также для изолирования призм от подушек при нерабочем состоянии весов служит изолир, ручка 14 которого расположена перед витриной 5 весов, защищающей их от пыли, влаги, потоков воздуха и нагревания.
На верхней части коромысла или на планке, прикрепленной к коромыслу нанесена рейтерная шкала 2.
Рейтер навешивается на коромысло с помощью устройства, состоящего из крючка 1, укрепленного на подвижной штанге с ручкой 4, выведенной на боковую сторону витрины.
Груз 9, перемещающийся по резьбе на стрелке 10, служит для регулирования чувствительности весов, а грузики 3, передвигающиеся по резьбовым стержням, укрепленным в коромысле, для тарирования нагруженных весов.
Рисунок 4 – Внешний вид двухчашечных аналитических весов