Выбор лабораторных весов

Особенности выбора весов для лабораторий

Введение
Классификация лабораторных весов (по потребительским свойствам)
Особенности эксплуатации
Поверка и калибровка
Основные параметры весов
Классы точности весов
Сертификат об утверждении средств измерений
Гири для лабораторных весов
Нормативные документы

Введение

Вернуться к оглавлению

Большое количество изготовителей весов и разнообразие моделей задают нам непростую задачу выбора модели весов, наиболее полно соответствующей нашим задачам. Надо отметить, что у всех изготовителей весов существует много сходных по параметрам моделей, которые обеспечивают одни и те же параметры. Такие весы обычно не сильно отличаются друг от друга конструкцией, что обусловлено использованием одних и тех же комплектующих, сходного технологического процесса и некоторыми ограничениями физического свойства.

Выбирая весы для лаборатории, мы ориентируемся на следующие параметры: класс точности, цена деления, наибольший (НПВ) и наименьший (НмПВ) предел взвешивания, надежность, отношение к пыли и влаге (пылевлагозащита IP), цена, соотношение «цена» и «качество», наличие специальных дополнительных функций, таких как измерение плотности, измерение удельного веса, регистрация данных на ПК и т. д.

Цены на лабораторные весы, которые обеспечивают одни и те же параметры взвешивания, могут отличаться в несколько раз. Такая большая разница в ценах связана с несколькими причинами: раскрученность бренда, качество изготовления, использование более или менее дорогостоящих комплектующих и материалов, материал корпуса весов, надежность весовой ячейки, дополнительная защита от пыли и влаги, наличие у весов дополнительных возможностей помимо основных функций (поддонный крюк для взвешивания магнитных материалов, связь с ПК, взвешивание в тринадцати единицах измерения, различные способы калибровки и т. д.). Сориентируйтесь, требуются ли Вам эти дополнительные функции (опции). У самых дорогих моделей, как правило, эти функции присутствуют изначально, у более дешевых их может не быть вовсе.

Следует отметить, что существуют изделия признанных во всем мире ведущих производителей весов, таких как «Sartorius Group», «OHAUS Corparation», «Mettler Toledo», «Shimadzy Corporation» и других компаний, которые выпускают весы более ста лет и заботятся не только о высоком качестве каждого своего изделия, но и последующем обслуживании весов. Естественно, что известные и продвинутые бренды стоят несколько дороже, чем изделия компаний менее известных и раскрученных. С другой стороны, существуют многочисленные (как правило, китайские) производители весов и комплектующих, которые заявляют те же параметры в паспортах на свои изделия, что и более известные изготовители. Естественно, что у этих изготовителей контроль за качеством выпускаемой продукции совершенно не такой, как у ведущих компаний, поэтому и качество несколько хуже, а вот цена значительно ниже, поэтому при ориентировании на соотношение «цена-качество» китайские модели, как правило, выигрывают.

Есть большое количество изготовителей весов и брендов, которые входят в структуру наиболее признанных изготовителей, например, такие как «Acculab» (бренд «Acculab» принадлежит фирме «Sartorius Group»). Стоимость изделий этой компании значительно ниже, чем у «Sartoriu"s при высоком качестве. Существуют и другие фирмы, которые весьма неплохо зарекомендовали себя на мировом рынке, такие как «A&D Company Ltd», «Shinco Denshi», чьи изделия также отличаются достаточно высоким качеством и ценой ниже, чем у аналогичных моделей компаний «Sartorius», «OHAUS». Оно и понятно — ведь за бренд приходится платить. Наряду с всемирно известными компаниями существуют фирмы, выпускающие очень качественную продукцию, но совершено не известную в России. Как пример можно привести итальянскую компанию «DINE ARGIO s.r.l.», которая выпускает огромный печень высококлассных весовых приборов, в том числе крановые весы, гидравлические тележки с весами, автомобильные подкладные весы, паллетные и платформенные весы, терминалы.

Классификация лабораторных весов (по потребительским свойствам)

Вернуться к оглавлению

Лабораторные весы можно условно разделить по своему исполнению на профессиональные модели, модели общего назначения и модели эконом-класса. Стоимость таких моделей при весьма схожих параметрах может различаться в несколько раз. Очевидно, что весы для лабораторий учебных заведений, используемые в учебном процессе, должны быть недорогие. Ассортимент недорогих лабораторных весов очень велик. В научно — исследовательских лабораториях обычно основное внимание уделяют таким параметрам весов как точность, сходимость результатов, при этом часто не имеет значения — сертифицирован этот прибор у нас в стране или нет. В сертифицированных лабораториях оборудование должно соответствовать стандартам, предусмотренным для данного типа лабораторий, как правило, это лаборатории в медицинских учреждениях, аналитических центрах, центрах санитарно-эпидемиологического надзора и ветеринарного контроля, на предприятиях металлургической, химической, пищевой промышленности. Для таких лабораторий допускается использовать только те весы, которые входят в Государственный реестр средств измерений. Это не значит, что весы, которые не включены в этот реестр, хуже. Просто никто не позаботился о том, чтобы провести эту достаточно дорогостоящую и длительную процедуру, либо компания-изготовитель весов пока не заинтересована в продвижении продукции на российском рынке, как сертифицированной.

Что такое аналитические весы (купить...) — в целом все себе хорошо представляют — это весы с ценой деления от 0,001 мг до 0,1 мг и НПВ от 10 г до 600 г. Вспомните хотя бы всем известные весы ВЛР-200 — типичный представитель электромеханических аналитических весов старого образца.

А вот что такое прецизионные весы (купить...), часто даже специалисты затрудняются ответить. Связано это с тем, что у различных изготовителей используются различные наименования весов с одними и теми же параметрами. Как правило, к прецизионным весам относят весы, позволяющие взвешивать при НПВ от 600 г до 60 кг с ценой деления от 1 мг до 1г в зависимости от НПВ.

В большинстве моделей аналитических весов предусмотрено взвешивание в различных единицах массы, обычно до 13 единиц, в т. ч. караты, которые в основном используются для определения массы драгоценных камней и металлов. Следует отметить, что взвешивание в каратах не является чем-то особенным для современных весов, а является совершенно обычной опцией, которая предусмотрена, в том числе, в недорогих моделях ювелирных/карманных весов, позволяющих взвешивать с точностью до 0,005 г (весы типа KD, Е68, Tanita).

Карманные ювелирные весы (купить...) часто используют в лабораториях, не требующих сертификации для точного взвешивания, как один из наиболее дешевых вариантов весов позволяющих взвешивать в диапазоне НПВ от 10 до 500 г с точностью от 0,001 до 0,1 г.

Особняком стоят весы, используемые в аптеках (купить...) Строго говоря, по конструкции аптечные весы представляют собой равноплечие двухчашечные весы, которые могут быть отнесены как к аптечным весам, так и к лабораторным, техническим. За долгие годы применения эти весы называли по-разному, выпускались они по разным ГОСТ в течение очень длительного времени, выпускаются и сейчас, что само за себя говорит о нужности такого простого и надежного механизма, несмотря на огромное количество современных цифровых весов. Аптечные весы, рассчитанные на НПВ до 100 г, обычно изготавливают с кольцом для того чтобы держать их в руках, либо подвешивать на крюк опоры. А аналогичные весы с НПВ от 200 г до 5 кг изготавливают в настольном исполнении. Характерной особенностью этой группы весов является большая точность взвешивания при максимальной простоте конструкции и, как следствие этого, высокая надежность и длительная работоспособность этих весов. Кроме того, эти весы можно мыть, они практически не боятся попадания внутрь различных взвешиваемых веществ и очень дешевы. Надо отметить, что любые равноплечие весы требуют применения набора разновесов, который по стоимости может сравниться с самими весами, но такова особенность конструкции. Разновесы для аптечных весов используются 4 класса по ГОСТ 7328–73 либо наборы гирь класса М1 по ГОСТ 7328–2001.

Особенности эксплуатации

Вернуться к оглавлению

При любом перемещении весов с места на место, после длительного перерыва в работе, изменении внешних условий (температура, влажность, давление) необходимо убедиться, что весы показывают точный вес, для чего используются калибровочные гири соответствующего класса. Выпускается много моделей лабораторных весов со встроенной калибровочной гирей, для этих моделей дополнительная гиря, как правило, не нужна. Любые модели лабораторных весов, не имеющие встроенной калибровочной гири, необходимо периодически калибровать при помощи калибровочной гири и делать это желательно перед каждым взвешиванием. В отличие от гири, на сложный механизм весов оказывает влияние огромное количество внешних факторов, в том числе статические заряды, магнитные поля, температура, влажность, давление, вибрации и т. д.

В этой главе мы попробуем разобраться, что такое "масса" и что такое "вес", и что собственно является результатом взвешивания на весах. К сожалению (а может быть и к счастью), чем больше знаний дает наука о каком-либо вопросе, тем больше возникает новых вопросов. В том числе эти вопросы относятся к понятиям «вес» и «масса». Если не вдаваться в физические основы этих двух понятий, которые совсем не так просты, как может показаться на первый взгляд, нужно знать и помнить о следующих факторах:

1. На практике мы измеряем массу предмета путем взвешивания его на приборе, который называется «весами». Мы просто сравниваем массу этого предмета с массой гири. Мы говорим, что «взвешиваем» предметы, тогда как на самом деле сравниваем массы тел. Слово «вес» видимо вошло в обиход от английского «weight», которое обозначает одновременно и «вес» и «гиря». Из упрощенного подхода к законам физики следует, что масса никогда не меняется (изменения массы заметны тогда, когда тела приобретают колоссальные скорости или происходят огромные изменения энергии, несравнимые с тем, что мы можем наблюдать в повседневной жизни).
2. Планета Земля не является идеальным шаром, и ее форма называется «геоид». Соответственно ускорение свободного падения g, которое мы все привыкли считать примерно равным 9,81 м/сек2, на самом деле различно на разных широтах и колеблется в диапазоне от ≈9,779 м/сек2 в Мехико-сити до ≈9,819 м/сек2 в Осло. Также значение g зависит от высоты над уровнем моря (моря на нашей планете находятся на разных уровнях; мало что можно признать постоянным и неменяющимся на этой, в общем то, небольшой планете). В каждой стране имеется несколько опорных пунктов для определения величины g, в которых определяется эта величина. Пунктом, в котором точнейшим образом определено абсолютное значение g является Геодезический институт в Потсдаме, где g=9,81274 ± 0,000003 м/сек2.
3. Изготовители весов, находящиеся в разных странах калибруют весы в соответствии со значением g, принятым для этой страны.
4. Гиря массой 1 кг сохранит эту массу и на разных широтах нашей планеты, и в центре Земли, и на любой другой планете. Другое дело вес. Значение веса одного и того же тела изменяется в зависимости от географической широты места взвешивания. На Экваторе g=9,78049 м/сек2, на полюсах g=9,83112 м/сек2, на широте 45° g=9,80665 м/сек2. Примерно можно сказать, что колебания веса в зависимости от широты может составлять до 0,5%. Ускорение свободного падения g на широте 45° называется нормальным и применяется во всех технических расчетах, не требующих высокой точности.

Чтобы произвести калибровку весов при их первоначальной установке на рабочее место или при перемещении их на значительные расстояния, либо на значительную высоту, обязательно потребуется калибровочная гиря, в том случае, если она не является встроенной в весы. Со временем любой прибор подвергается физическому износу и может возникнуть необходимость калибровки.

К одной из особенностей выбора весов относится правильный выбор места установки весов и правильный подбор модели весов, исходя из того, какие вещества будут взвешиваться на этих весах. Одно дело взвешивать слиток золота в сухом теплом помещении без сквозняков и лишних вибраций, и совсем другое — взвесить сильно дымящий раствор какого-нибудь вещества, поместив весы в вытяжной шкаф, внутри которого не только перемещаются большие массы воздуха, но и существуют значительные вибрации и атмосфера, вызывающая коррозию. Совершенно очевидно, что для того чтобы добиться в этих разнополярных условиях высокой точности взвешивания требуются весы совершенно разных конструкций.

Если Вы не можете сами сориентироваться в выборе подходящей модели весов, доверьте это дело специалисту. Пришлите письменную заявку с указанием необходимого диапазона взвешивания, цели использования весов, и мы подберем по Вашему заказу несколько моделей в разных ценовых категориях, из которых вы сможете легко выбрать то, что Вам подойдет. Надо отметить, что даже самый опытный специалист, скорее всего, не сможет сразу же по телефону подобрать подходящую для Вас модель. Это потребует некоторого времени. Конечно, можно просто назвать первую подходящую по параметрам модель, не вдаваясь подробно в то, для чего она будет использоваться. Но задача компании состоит не только в том, чтобы продать что-нибудь заказчику и забыть о нем, а и в том, чтобы заказчик обратился к нам еще раз, когда в этом возникнет необходимость.

Поверка и калибровка

Вернуться к оглавлению

Часто происходит путаница в понятиях «поверка» и «калибровка».

Поверка средств измерений — это совокупность операций, выполняемых органами Государственной метрологической службы или другими уполномоченными органами и организациями с целью определения пригодности и подтверждения соответствия СИ установленным обязательным требованиям. [4]

Поверку средств измерений производят при их выпуске или после ремонта, при ввозе в страну и в процессе эксплуатации. [4]

Результатом поверки является подтверждение пригодности средств измерений к применению или признание их непригодными к применению. [4]

Калибровка — совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных зна¬чений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению СИ, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору (Р РСК 002–06).

По результатам калибровки определяют действительнoe значение измеряемой величины, показываемое данными СИ, или поправки к его показаниям. Можно оценить погрешность СИ и ряд других метрологических характеристик.

Принципиальное отличие калибровки от поверки состоит в следующем: при калибровке определяются и подтверждаются действительные характеристики СИ; при поверке определяется и подтверждается соответствие СИ установленным требованиям. Исходя из этого, результаты калибровки могут быть более информативны, чем результаты поверки. [2]

Основные параметры весов

Вернуться к оглавлению

Мы будем рассматривать параметры весов в соответствии с ГОСТ 24104–2001 «Весы лабораторные. Общие технические требования».

Наибольший предел взвешивания (НПВ) — верхняя граница предела взвешивания, определяющая наибольшую массу, измеряемую при одноразовом взвешивании.

Наименьший предел взвешивания (НмПВ) — нижняя граница предела взвешивания, определяется минимальным грузом, при одноразовом взвешивании которого относительная погрешность взвешивания не должна превышать допустимого значения.

Вне этих пределов показания весов считаются недостоверными. Весы будут показывать на дисплее значение даже в тех случаях, когда он меньше НмПв или больше НПВ. Достоверными эти показания считать нельзя. Чем больше НПВ, тем меньше точность взвешивания. В некоторых моделях весов используется многодиапазонный режим измерения, при котором весь интервал от НмПВ до НПВ разбивается на несколько диапазонов со своими значениями дискретности (d) и предельно допустимой погрешности (e), что позволяет ввести для каждого диапазона измерений свою дискретность показаний индикатора. Например, весы GH-202 («A&D») имеют два диапазона взвешивания, а весы EW-1500i («A&D») — три диапазона:

Цена деления d — разность значений массы, соответствующих двум соседним отметкам шкалы весов с аналоговым отсчетным устройством, или значение массы, соответствующее дискретности отсчета цифровых весов. [1]

Цена поверочного деления e — условная величина, выраженная в единицах массы, используемая при классификации весов и нормировании требований к ним. [1]

Число поверочных делений n — значение НПВ/e. [1]

Предельно допустимая погрешность измерений определяется ценой поверочного деления e. Обычно производитель весов гарантирует следующее соотношение: d = e. Чем ниже погрешность, тем выше точность измерений. [1]

Погрешность весов в диапазоне измерений по абсолютному значению не должна превышать пределов допускаемой погрешности, приведенных в таблице 1 (ГОСТ 24104–2001):

Погрешность весов с несколькими значениями цены деления в каждом из соответствующих им поддиапазонов измерений не должна превышать по абсолютному значению пределов допускаемой погрешности, указанных в таблице. [1]

Пылевлагозащита IP (International Protect) — характеристика, определяющая степень пылевлагозащиты весов (и любого другого оборудования). Пылевлагозащита обозначается двухзначным числом, где первая цифра обозначает степень защиты от пыли (от 0 до 6) , а вторая цифра — степень защиты от воды (от 0 до 8). Соответственно максимальная степень пылевлагозащиты — IP 68. Условно можно считать, что это полностью герметичное оборудование.

Взрывозащита весов Ex.  Для использования весов в среде огне- и взрывоопасных смесей, на предприятиях нефтеперерабатывающей, химической, горнодобывающей, пищевой промышленностей весовое оборудование выполняется во взрывозащищенном исполнении.
Наличие маркировки Ex с последующими цифровыми обозначениями подразумевает, что в весах или другом оборудовании, которое находится во взрывоопасной среде, не может образоваться искра, способная вызвать взрыв или возгорание этой смеси.

Устройство выборки массы тары — устройство, позволяющее привести показания весов к нулю, когда тара помещается на грузоприемное устройство, с уменьшением НПВ на массу тары. [3]

Устройство компенсации массы тары — устройство, позволяющее привести показания весов к нулю, когда тара помещается на грузоприемное устройство, без уменьшения НПВ. [3]

Классы точности весов

Вернуться к оглавлению

По ГОСТ 24104–2001 лабораторные весы подразделяют на классы точности:

• специальный класс — условное обозначение (I);
• высокий класс — условное обозначение (II);
• средний — условное обозначение (III).

Значения n и НмПВ в зависимости от класса точности и значения e должны соответствовать указанным в таблице:

ТАБЛИЦА

Сертификат об утверждении средств измерений

Вернуться к оглавлению

Сертификат об утверждении средств измерений (называемый также метрологический сертификат; сертификат средств измерений; сертификат на КИПиА; сертификат Ростехрегулирования) — документ, выдаваемый уполномоченным на то государственным органом — Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии и удостоверяющий, что данный тип средств измерений утвержден в порядке, предусмотренном действующим законодательством, и соответствует установленным требованиям.

Сертификат подтверждает, что данное средство измерений успешно выдержало технические и метрологические испытания и допущено к применению в Российской Федерации, внесено в Государственный реестр средств измерений с присвоением ему соответствующего номера. В соответствии с новым Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» № 102-ФЗ от 26 июня 2008 года сертификаты об утверждении типа средств измерений заменяются свидетельствами об утверждении типа средств измерений.

Сертификаты выдаются на срок 5 лет, по истечению которого данное средство измерения представляют на повторные испытания с целью утверждения типа средства измерения. Если за истекший срок в конструкцию средства измерения были внесены изменения, меняющие его качество, например, позволяющие повысить точность, в этом случае после подтверждения испытаниями выпускается новое описание типа средств измерений, в котором будет зафиксирована новая погрешность. Наличие сертификата об утверждении типа средств измерений обязательно тогда, когда средство измерения используется в области государственного контроля и надзора, а именно в медицине, обороне, безопасности, при взаимозачетах.

Необходимым приложением к сертификату является описание типа средств измерений. В этом приложении содержится информация о назначении и области применения средства измерения, основные технические и метрологические характеристики, погрешность, а также в описании типа средств измерений указан межповерочный интервал и наименование документа, по которому проводится поверка.

Гири для лабораторных весов

Вернуться к оглавлению

Действие ГОСТ 7328–2001 «Гири. Общие технические условия» распространяется на гири наборы из них. Стандарт не распространяется на встроенные гири.

В зависимости от нормируемых значений метрологических характеристик гири подразделяют на семь классов точности: El, E2, F1, F2, М1, М2, М3. [5]

Гири номинальной массой от 1 до 500 мг включительно, а также изготовленные по специальному заказу номинальной массой 1000 мг должны выполняться в виде плоских многоугольных пластин или проволочек, изогнутых в форме, образованной строго определенным количеством прямолинейных участков. [5]

Гири номинальными значениями массы от 1 г до 20 кг включительно должны выполняться в виде цилиндра с головкой, цилиндра без головки, усеченного конуса с головкой, усеченного конуса без головки, а также в виде условных гирь с радиальным вырезом. Гири номинальной массой 20 кг класса точности М1, кроме того, выполняют в форме параллелепипеда с приспособлением для захвата. [5]

Гири должны быть изготовлены из металла или металлического сплава. [5]

Миллиграммовые гири номинальной массой от 1 мг до 500 мг классов точности E1, E2, F1, F2, M1 выпускаются:

• 1 мг — 5 мг из алюминия, плотностью 2,7 г/см3;
• 10 мг — 500 мг из нейзильбера, плотностью 8,7 г/см3.

Гири цилиндрической формы с головкой номинальной массой от 1 г до 20 кг классов точности E1, E2, F1, F2, M1 изготавливаются из немагнитной нержавеющей стали аустенитного класса (плотность: 7,95 г/см3).

В настоящее время выпускающиеся промышленностью гири высокого класса точности для лабораторных весов (El, E2) весьма дороги и по цене могут сравниться со стоимостью самих весов. Однако до сих пор имеют хождения гири предыдущих дет выпуска, которые ничем не хуже современных, просто они выпущены по другим ГОСТ. Поэтому сейчас от их использования постепенно отходят в сертифицированных лабораториях. По свой цене они в разы дешевле современных гирь и ими целесообразно комплектовать весы прошлых лет выпуска.

Основные нормативные документы

Вернуться к оглавлению

Документами, регламентирующими параметры весов:

• ГОСТ 24104–2001 «Весы лабораторные. Общие технические требования. Laboratory scales. General technical requirements». Дата введения 01.07.2002 (этот ГОСТ введен взамен ГОСТ 24104–88). Стандарт распространяется на лабораторные весы, предназначенные для статического измерения массы в лабораториях различных предприятий и организаций. Стандарт не распространяется на компараторы массы, аптекарские весы, весовые квадранты, приборы весовые для косвенных измерений, а также весы специального назначения.
  
  Действие ГОСТ 24104–2001 распространяется на территории государств СНГ: Азербайджанская Республика, Республика Армения, Республика Беларусь, Республика Казахстан, Кыргызская Республика, Республика Молдова, Российская Федерация, Республика Таджикистан, Туркменистан, Республика Узбекистан.
• ГОСТ 29329–92 «Весы для статического взвешивания. Общие технические требования. Balance for static weighing. General technical requirements». Дата введения 01.01.1994. Этот стандарт распространяется на следующие типы весов по области применения — вагонные, вагонеточные, автомобильные, монорельсовые, крановые, товарные, для взвешивания скота, для взвешивания людей, элеваторные для взвешивания молока, багажные, торговые, медицинские, почтовые весы. 
• ГОСТ 7328–2001 «Гири. Общие технические условия. Weights. General specifications». Дата введения 01.07.2002. Стандарт не распространяется на встроенные гири.

Литература:

1. ГОСТ 24104–2001 «Весы лабораторные. Общие технические требования. Laboratory scales. General technical requirements».
2. «Метрология и метрологическое обеспечение» А. Г. Сергеев, Москва «Высшее образование» 2008 г.
3. ГОСТ 29329–92 «Весы для статического взвешивания. Общие технические требования. Balance for static weighing. General technical requirements»
4. Клевлеев В. М. Кузнецова И.А., Попов Ю.П. «Метрология, стандартизация и сертификация»: учебник. — М.: Форум: Инфра-М, 2004 [5] ГОСТ 7328–2001 «Гири. Общие технические условия. Weights. General specifications».