Comparateurs de masse

La masse est une quantité physique qui permet de mesurer la quantité de matière dont est constitué un objet. La masse d'un objet est toujours la même, quel que soit l'endroit de l'univers où la mesure est effectuée. Le poids décrit la « lourdeur » d'un objet et dépend de la force gravitationnelle qui s'exerce sur lui. Comme la force gravitationnelle varie entre les différents endroits du monde, mais également selon l'altitude à un même emplacement géographique, les balances et plateformes doivent être réglées selon leur point d'utilisation. Poids = masse x gravité. À titre d'exemple, un objet pesé sur la lune n'enregistrera qu'un sixième de son poids sur terre. Cependant, la masse de l'objet est constante.

Un comparateur de masse, ou une balance de comparateur de masse, est un instrument de mesure gravimétrique offrant une résolution élevée et une répétabilité exceptionnelle, permettant de déterminer avec précision la plus petite différence de masse. Les comparateurs de masse à fenêtre offrent une résolution élevée dans une « fenêtre » autour d'une valeur de poids définie et sont utilisés uniquement pour l'étalonnage et la détermination de la masse à l'intérieur de cette fenêtre. Cependant, les comparateurs de masse à plage complète sont très polyvalents et peuvent être utilisés non seulement pour la détermination de la masse, mais aussi pour des applications de pesage générales, notamment lorsqu'il y a de petits échantillons et de grandes charges de tare ou lorsque des échantillons de grande et de petite qualité doivent être combinés dans un seul processus de pesage. Votre représentant METTLER TOLEDO local peut vous fournir un service GWP^® Recommendation gratuit pour identifier le comparateur de masse le mieux adapté à vos besoins individuels.

Dans un processus de pesage normal, la balance est étalonnée et le résultat du poids de tout article placé sur la balance est mesuré à partir de zéro gramme. Ce processus est appelé « pesage absolu ». La comparaison de masse, qui est utilisée pour l'étalonnage des poids, est un type spécifique de pesage différentiel dans lequel le point de référence n'est pas la balance étalonnée mais le poids de référence auquel le poids étalon est comparé. C'est la raison pour laquelle ces types de balances sont appelés comparateurs de masse. Lors de l'étalonnage d'un poids étalon, le poids de référence auquel il est comparé doit être supérieur d'au moins une classe de précision au poids étalon. Cependant, le poids de référence doit également être étalonné par rapport à un autre poids d'une classe de précision encore plus élevée. Cette chaîne de comparaisons assure la traçabilité métrologique de la définition du kilogramme basée sur la constante de Planck.

La principale application pour laquelle les comparateurs de masse sont utilisés est l'étalonnage de masse. Pour les poids de classe inférieure, en particulier les classes M1 à M3, F1 et F2, les comparateurs de masse manuels fournissent des résultats d'une précision suffisante. Pour les poids de classe E1 ou E2, les comparateurs de masse robotisés ou automatisés sont recommandés car l'incertitude de mesure est nettement plus faible. Ceci est principalement dû à l'absence d'influence de l'opérateur. Dans les instituts nationaux de métrologie (INM), qui s'efforcent en permanence d'effectuer des mesures avec la plus petite incertitude possible, les comparateurs de masse sous vide ou à pression constante sont utilisés car ils permettent d'effectuer des mesures dans des conditions constantes. Les influences telles que l'altitude géographique, la poussée de l'air et les conditions météorologiques peuvent être éliminées. Les instituts nationaux de métrologie et les centres de recherche en métrologie utilisent les comparateurs de masse pour la recherche scientifique afin de mesurer de très petits changements de masse ou de force.

Outre les applications métrologiques, les comparateurs de masse peuvent être utilisés dans toute industrie où les performances d'une balance ordinaire ne répondent pas aux exigences de précision du client ou de l'application. Pour ces applications, les comparateurs de masse sont considérés comme des balances à haute performance. Voici quelques applications industrielles typiques :

• Formulation : lorsque les niveaux de tolérance sont faibles et que le pesage dépasserait la plage de pesage sûre d'une balance standard.
• Pesage différentiel : lorsque la différence de masse est très faible et qu'une balance ordinaire ne peut pas fournir de résultats fiables (le niveau d'incertitude est trop élevé par rapport à la différence de masse mesurée).
• Remplissage de gaz : de lourdes bouteilles de gaz sont remplies d'une masse de gaz relativement faible.
• Érosion : pour tester les lubrifiants, l'abrasion des engrenages est analysée après avoir fait tourner le moteur pendant une période donnée.
• Mesures de force : lorsqu'une force appliquée est compensée par la cellule de pesée.

Un comparateur de masse et une balance présentent la même conception et fonctionnent selon les mêmes principes. La différence entre un comparateur de masse et une balance réside dans les performances, en particulier la lisibilité et la répétabilité.

Pour une capacité de 1 kg, ce tableau illustre les différences de lisibilité et de répétabilité :

Les spécifications des balances de laboratoire ordinaires correspondent aux principales propriétés de performance : répétabilité (RP), excentricité (EC), non-linéarité (NL) et sensibilité (SE). Cependant, comme l'étalonnage de poids est effectué par pesage différentiel, les comparateurs de masse ont comme spécification supplémentaire la répétabilité ABA du pesage différentiel (RP ABA).

Selon la réglementation, un comparateur de masse utilisé uniquement pour l'étalonnage de poids n'a pas besoin d'être étalonné. En effet, le poids étalon est comparé à un poids de référence ; le poids de référence est étalonné et assure la traçabilité pour le BIPM, ainsi que la définition du kilogramme. Cependant, pour protéger votre investissement et garantir en permanence des performances de mesure élevées, METTLER TOLEDO recommande d'effectuer une maintenance préventive de routine.

Lorsque les comparateurs de masse sont utilisés dans d'autres applications, il est crucial d'appliquer les mêmes normes de qualité à votre balance de comparateur de masse XPR-C qu'à toute autre balance d'analyse ou de précision.