Komparátory hmotnosti

Hmotnost je fyzikální parametr, který vyjadřuje množství materiálu, ze kterého se skládá daný předmět. Hmotnost předmětu je vždy stejná, bez ohledu na to, kde ve vesmíru ji změříme. Váha udává „tíhu“ předmětu a je závislá na gravitační síle, která na předmět působí. Jelikož gravitační síla je na různých místech na světě různá a liší se i podle nadmořské výšky, váhy musí být nastaveny podle místa, kde se používají. Váha = hmotnost x gravitace Pro příklad, předmět zvážený na Měsíci bude mít pouze jednu šestinu své váhy na Zemi. Nicméně, hmotnost tohoto předmětu je stále stejná.

Komparátor hmotnosti neboli váha s komparátorem hmotnosti je gravimetrické měřidlo s vysokou rozlišovací schopností a perfektní opakovatelností, což umožňuje přesné stanovení i nejdrobnějších rozdílů v hmotnosti. Rozsahové komparátory hmotnosti umožňují vážení s vysokým rozlišením v rozsahu okolo definované hodnoty váhy a slouží čistě ke kalibraci a stanovení hmotnosti pro hodnoty uvnitř tohoto rozsahu. Nicméně, komparátory hmotnosti s plným rozsahem jsou všestranné a lze je použít nejen ke stanovení váhy, ale také k běžnému vážení, především v situacích s malými vzorky a velkými tárami nebo při kombinaci velkých a malých vzorků v jednom vážení. Váš místní zástupce společnosti METTLER TOLEDO vám zdarma poskytne dokument GWP^® Recommendation ke zjištění, který komparátor hmotnosti nejlépe vyhovuje vašim potřebám.

Při běžném vážení je váha nakalibrovaná a hodnota váhy jakéhokoli předmětu postaveného na váhu se změří od hodnoty nula g. Tento proces se nazývá „absolutní vážení“. Porovnání hmotností, které se používá ke kalibraci vah, je specifický druh diferenciálního vážení, kde referenčním bodem není kalibrovaná váha, ale referenční závaží, proti kterému se porovnává kontrolní závaží. Proto se takový druh váhy nazývá komparátor hmotnosti. Při kalibraci kontrolního závaží musí být referenční závaží pro porovnání alespoň o jednu třídu přesnosti výše než kontrolní závaží. Referenční závaží však také musí být kalibrováno proti jinému závaží v ještě vyšší třídě přesnosti. Tento porovnávací řetězec zajišťuje metrologickou návaznost k definici kilogramu založené na Planckově konstantě.

Hlavním použitím komparátorů hmotnosti je kalibrace hmotnosti. V nižších třídách přesnosti vážení, konkrétně M1 až M3, F1 a F2, poskytují manuální komparátory hmotnosti dostatečně přesné výsledky. Ve třídách přesnosti vážení E1 nebo E2 jsou doporučeny robotické nebo automatické komparátory hmotnosti, jelikož tyto mají výrazně nižší nejistotu měření. Hlavním důvodem vyšší přesnosti je nulový vliv obsluhy. Národní metrologické instituty (NMI), které neustále usilují o měření s nejnižší mírou nejistoty, využívají komparátory hmotnosti s vakuem nebo s konstantním tlakem, protože ty umožňují provádět měření za konstantních podmínek. Vlivy jako geografickou nadmořskou výšku, vztlakovou sílu vzduchu a počasí je možné eliminovat. Národní metrologické instituty a metrologická výzkumná centra používají komparátory hmotnosti ve vědeckém výzkumu pro měření velmi malých změn hmotnosti nebo síly.

Kromě metrologie lze komparátory hmotnosti využít v jakémkoli provozu, kde běžné váhy nestačí k pokrytí požadavků na přesnost ze strany zákazníka nebo provozovatele. V těchto provozech se komparátory hmotnosti označují jako vysokovýkonnostní váhy. Mezi typická průmyslová využití patří:

• Recepturování: když jsou úrovně tolerance nízké a vážení by překročilo bezpečný rozsah vážení standardní váhy.
• Diferenciální vážení: když je rozdíl v hmotnosti velmi nízký a běžná váha není schopná poskytnout věrohodné výsledky (míra nejistoty je příliš vysoká ve srovnání s měřeným rozdílem v hmotnosti).
• Plnění plynu: těžké plynové lahve jsou plněny relativně malým množstvím plynu.
• Oděrky: po provozu motoru po stanovenou dobu je kontrolována abraze kol za účelem kontroly funkce maziva.
• Měření sil: když snímač hmotnosti kompenzuje působení síly.

Komparátor hmotnosti a váha vypadají stejně a fungují na stejných principech. Rozdílem mezi komparátorem hmotnosti a váhou je jejich výkonnost, především rozlišení a opakovatelnost.

Tato tabulka znázorňuje rozdíl v rozlišení a opakovatelnosti při vážení 1 kg:

Běžné laboratorní váhy jsou specifikovány pomocí hlavních výkonnostních parametrů: rozlišení (RP), mimostředové zatížení (EC), nelinearity (NL) a citlivosti (SE). Nicméně, protože kalibrace vah se provádí diferenciálním měřením, komparátory hmotnosti jsou navíc specifikovány pomocí diferenciální opakovatelnosti vážení ABA (RP ABA).

Podle předpisů nemusí být komparátor hmotnosti, který se používá pouze pro kalibraci vah, kalibrován. Důvodem je, že při zmíněném procesu se porovnává kontrolní závaží s referenčním závažím. Referenční závaží je kalibrováno a zajišťuje návaznost na BIPM a na definici kilogramu. K ochraně vaší investice a zajištění trvale vysoké výkonnosti měření však doporučuje společnost METTLER TOLEDO provádět pravidelnou preventivní údržbu.

Při používání komparátorů hmotnosti v jiných provozech je zásadní aplikovat na váhu s komparátorem hmotnosti XPR-C stejné standardy kvality, jaké aplikujete na jakékoli jiné analytické nebo přesné váhy.