Massenkomparatoren

1. Was genau ist ein Massenkomparator?

Ein Massenkomparator oder eine Komparatorwaage ist eine Waage mit der bestmöglichen Auflösung und Wiederholbarkeit, mit der auch die kleinsten Massenunterschiede bestimmt werden können. Teilbereich-Massenkomparatoren werden ausschliesslich für die Massenkalibrierung und -bestimmung eingesetzt. Vollbereich-Massenkomparatoren hingegen sind vielseitig und können sowohl für die Gewichtsbestimmung als auch für allgemeine Wägeanwendungen eingesetzt werden, bei denen kleine Proben mit einer hohen Taralast gewogen werden. Sie eignen sich ebenso für Wägeanwendungen, bei denen grosse und kleine Mengen im Wägeprozess kombiniert werden. Wenden Sie sich an Ihren Vertriebsmitarbeiter von METTLER TOLEDO vor Ort, um eine GWP Recommendation zu erhalten. So werden Ihnen Modelle aufgezeigt, die zu Ihren persönlichen Anforderungen passen.

2.  Wodurch hebt sich die Massenkalibrierung ab?

Bei regulären Wägeprozessen wird die Waage kalibriert und der Wägebereich beginnt bei Null. Daher wird dieser Prozess auch „Absolutwägen“ genannt. Bei der Gewichtskalibrierung, einer speziellen Form des Differenzwägens, ist der Referenzpunkt nicht die kalibrierte Komparatorwaage, sondern das Referenzgewicht, mit dem das Prüfgewicht verglichen wird. Das Referenzgewicht muss hierbei mindestens eine Gewichtsklasse höher sein als das Prüfgewicht. Jedes Prüfgewicht wird mit einem anderen Gewicht einer höheren Gewichtsklasse kalibriert, damit die metrologische Rückführbarkeit auf den nationalen Prototyp und schlussendlich zur Definition der Einheit Kilogramm, die auf der Planck-Konstante basiert, gewährleistet ist.

3. Für welche Anwendungen werden Komparatoren genutzt?

Massenkomparatoren werden hauptsächlich für die Massenkalibrierung verwendet. Manuelle Massenkomparatoren liefern für Gewichte mit niedrigeren Klassen, insbesondere für die Klassen M1 – 3, F1 und 2, Resultate mit ausreichender Genauigkeit. Für Gewichte der Klassen E1 oder E2 wird die Verwendung von robotergestützten oder automatisierten Massenkomparatoren empfohlen, da deren Messunsicherheit bedeutend geringer ist. Der Hauptgrund hierfür ist in der Regel die Obsoleszenz oder der Bediener. In nationalen Metrologieinstituten (NMI, National Metrology Institute) – die sich kontinuierlich für Messungen mit der geringsten Messunsicherheit einsetzen – werden Vakuum- und Konstantdruck-Massenkomparatoren eingesetzt, da diese Messungen bei konstanten Bedingungen ermöglichen. Einflüsse auf die Messung, wie geographische Höhenlage, Luftauftrieb oder Wetterbedingungen, können vermieden werden. In nationalen Metrologieinstituten und Metrologieforschungszentren werden Massenkomparatoren für wissenschaftliche Untersuchungen zur Messung der kleinsten Änderungen der Masse oder Kraft eingesetzt.

Massenkomparatoren werden neben den Anwendungen in der Metrologie auch in anderen Branchen verwendet, in denen die Leistung einer herkömmlichen Waage den Kundenansprüchen nicht gerecht wird. Bei diesen Anwendungen werden Komparatoren als Waagen mit höherer Leistung bezeichnet.

Einige dieser Industrieanwendungen sind folgende:

• Formulierung – bei niedrigen Toleranzschwellen und wenn der sichere Wägebereich der Waage den Anforderungen des Instruments nicht gerecht wird
• Differenzwägeanwendungen – wenn der Masseunterschied sehr klein ist und eine herkömmliche Waage keine verlässlichen Resultate erzielen kann
• Gasbefüllung – schwere Gasflaschen werden mit einer kleinen Menge kostbarem Referenzgas gefüllt
• Abnutzung – Getriebe werden auf Abnutzung analysiert, nachdem der Motor für eine bestimmte Zeit mit dem zu untersuchenden Schmiermittel gelaufen ist
• Kraftmessungen – Messungen, bei denen eine angewandte Kraft durch die Wägezelle ausgeglichen wird

4. Worin besteht der Unterschied zwischen einem Massenkomparator und einer Waage?

Massenkomparatoren verfügen über eine identische Konstruktion wie eine elektronische Waage. Der Unterschied zwischen einer Waage und einem Komparator liegt in der Leistung – genauer gesagt in der Ablesbarkeit und der Wiederholbarkeit.

• Präzisionswaage mit einer Höchstlast von 1 kg und einer Ablesbarkeit von 1 mg
• Manueller Massenkomparator/Waage mit höherer Leistung mit einer Höchstlast von 1 kg und einer Ablesbarkeit von 0,1 mg
• Teilbereich-Massenkomparator mit einer Höchstlast von 1 kg und einer Ablesbarkeit von 0,01 mg
• Automatisierter Massenkomparator mit einer Höchstlast von 1 kg und einer Ablesbarkeit von 0,001 mg
• Konstant-/Vakuum-Massenkomparator mit einer Höchstlast von 1 kg und einer Ablesbarkeit von 0,0001 mg

Normale Laborwaagen werden durch die Haupteigenschaften Wiederholbarkeit (RP), Eckenlast (EC), Nichtlinearität (NL) und Empfindlichkeit (SE) näher bestimmt. Da die Gewichtskalibrierung ein Bestandteil des Differenzwägens ist, verfügen Massenkomparatoren zusätzlich über Angaben zur Differenzwäge-Wiederholbarkeit ABA (RP ABA).

5. Wie wird ein Massenkomparator kalibriert?

Nach den Vorschriften ist eine Kalibrierung von Massenkomparatoren, die zur Massenkalibrierung verwendet werden, nicht erforderlich, da bereits das Referenzgewicht kalibriert wird. Hierdurch werden die Rückverfolgbarkeit zum BIPM und die Definition des Kilogramms sichergestellt. METTLER TOLEDO empfiehlt eine regelmässige vorbeugende Wartung, um Ihre Investition zu schützen und eine durchgehend konstante Messleistung zu gewährleisten.

Wenn Massenkomparatoren für andere Anwendungen als die Gewichtskalibrierung eingesetzt werden, müssen in jedem Fall die bestehenden Qualitätsstandards auf XPR-C-Waagen angewandt werden, die denen anderer Analyse- oder Präzisionswaagen entsprechen.