Tömegkomparátorok

A tömeg az a fizikai mennyiség, amely annak az anyagnak a mennyisége, amelyből egy tárgy áll. Egy tárgy tömege állandó, függetlenül attól, hogy a világegyetem mely pontján végezzük el a mérést. A súly a tárgy „nehézségét” írja le, és a tárgyon fellépő nehézségi erőtől függ. Mivel a nehézségi erő a világ különböző pontjain más és más (és ugyanazon a helyen a magassággal is változik), a mérlegeket és mérőeszközöket a felhasználásuk helyén kell beállítani. Súly = tömeg × gravitáció. Példa: a Holdon megmért tárgy súlya a földi súlyának csupán a hatoda lesz. A tárgy tömege ugyanakkor állandó.

A tömegkomparátor vagy tömegkomparátor mérleg egy nagy felbontású és kivételes ismétlőképességű gravimetriai mérőműszer, amely lehetővé teszi a tömegben megmutatkozó legkisebb különbség meghatározását. Az ablaktartományú tömegkomparátorok egy meghatározott súlyérték körüli „ablakban” teszik lehetővé a nagy felbontású tömegmérést, és kizárólag az ezen az ablakon belüli tömegértékek kalibrálására és meghatározására szolgálnak. A teljes tartományú tömegkomparátorok ugyanakkor rendkívül sokoldalúak, és nem csak a súly meghatározására, de általános tömegmérési alkalmazásokra is használhatók, különösen olyan esetekben, ahol kicsik a minták és nagyok a táraterhelések, vagy ahol nagy és kicsi mintamennyiségeket kell kombinálni egyetlen tömegmérési folyamatban. Helyi METTLER TOLEDO képviselője díjmentesen GWP^® ajánlást nyújthat Önnek annak meghatározásához, hogy melyik az Ön sajátos igényeinek leginkább megfelelő tömegkomparátor.

Egy szokásos tömegmérési folyamat során a mérleget kalibrálják, a mérlegre helyezett bármely tárgy súlyát pedig nulla gyorsulásnál mérik. E folyamat neve „abszolút tömegmérés”. A tömeg összehasonlítás, amely a súly kalibrálására szolgál, egy bizonyos típusú differenciális tömegmérés, amelyben a referenciapont nem a kalibrált mérleg, hanem az a referencia súly, amellyel a tesztsúlyt összevetik. Az ilyen típusú mérlegek tömegkomparátor néven is ismertek. Tesztsúly kalibrálásakor az összehasonlításra szolgáló referencia súlynak legalább eggyel magasabb pontossági osztályúnak kell lennie a tesztsúly osztályánál. A referencia súlyt ugyanakkor szintén össze kell vetni egy még magasabb pontossági osztályú súllyal. Ez az összehasonlítási lánc metrológiai nyomonkövethetőséget biztosít a kilogramm Planck-állandón alapuló definíciója számára.

A tömegkomparátor elsődleges alkalmazása a tömegkalibrálás. Az alacsonyabb osztályú súlyok – különösen az M1–M3, F1 és F2 osztályúak – esetében a kézi tömegkomparátorok elegendő pontosságú eredményeket adnak. Az E1 vagy E2 osztályú súlyok esetében a robotizált vagy automatizált tömegkomparátorok használata javasolt, mivel ezek mérési bizonytalansága lényegesen kisebb. Ez főként a kezelői behatás elmaradásának tudható be. A nemzeti mérésügyi intézményekben (amelyek folyamatosan arra törekszenek, hogy a mérések a legkisebb bizonytalansággal történjenek), vákuumos vagy állandó nyomású tömegkomparátorokat használnak, mivel ezek lehetővé teszik a mérések állandó körülmények közötti elvégzését. A behatások (tengerszint feletti magasság, felhajtóerő és időjárási körülmények) kiküszöbölhetők. A nemzeti mérésügyi intézmények és a metrológiai kutatóközpontok tömegkomparátorokat használnak a tudományos kutatásban a tömeg vagy az erő apró változásainak mérésére.

A metrológiai alkalmazások mellett a tömegkomparátorok bármely iparágban használhatók, ahol a normál mérlegek teljesítménye nem felelne meg az ügyfél vagy az alkalmazás pontossági követelményeinek. Az ilyen alkalmazások esetében a tömegkomparátorok nagy teljesítményű mérlegként szolgálnak. A jellemző ipari alkalmazások közül néhány:

• Formulázás: amikor a tűrésszintek alacsonyak, a tömegmérés pedig megsértené a normál mérleg biztonságos mérési tartományát.
• Differenciálmérés: amikor a tömegkülönbség nagyon kicsi, és a rendes mérleg nem tudna megbízható eredményeket adni (a bizonytalanság szintje túl nagy a mért tömegkülönbséghez viszonyítva).
• Gáztöltés: nehéz gázpalackokat töltenek viszonylag kis tömegű gázzal.
• Kopás(vizsgálat): a kenőanyagok vizsgálatakor a motor meghatározott ideig való működtetése után elemzik a fogaskerekeket.
• Erőmérés: amikor a mérőcella kompenzálja a fellépő erőt.

A tömegkomparátor és a mérleg konstrukciója megegyezik, és egyazon elv szerint is működnek. A tömegkomparátor és a mérleg közötti különbséget a teljesítményük jelenti, különösen ami a felbontást és az ismétlőképességet illeti.

Az alábbi táblázat 1 kg-os kapacitásra vonatkozóan ismerteti a felbontás és az ismétlőképesség különbségeit:

A normál laboratóriumi mérlegeket a fő teljesítménymutatóik határozzák meg, amelyek a következők: ismétlőképesség (repeatability, RP), excentricitás (eccentricity, EC), nonlinearitás (nonlinearity, NL) és érzékenység (sensitivity, SE). Mivel azonban a súlykalibrálás differenciálméréssel történik, a tömegkomparátorokat emellett a differenciálmérésre való ismétlőképességük (RP ABA) szerint is meghatározzák.

Az előírások szerint a kizárólag súlyhitelesítésre használt tömegkomparátort nem szükséges kalibrálni. Ez azért van így, mert a tesztsúlyt a referenciasúllyal hasonlítják össze; a referencia súly kalibrált, és a BIPM-ig és a kilogramm meghatározásáig tartó nyomonkövethetőséget tesz lehetővé. Befektetésének védelme és a folyamatosan nagy mérési teljesítmény fenntartása érdekében a METTLER TOLEDO tervszerű megelőző karbantartás elvégzését javasolja.

Ha a tömegkomparátort más alkalmazásban is használják, akkor kulcsfontosságú, hogy ugyanazokat a minőségi normákat alkalmazza XPR-C komparátor mérlegére, amelyeket egyéb analitikai vagy precíziós mérlege esetében is alkalmazna.