Средство измерения массы

Ситуация, описанная в следующих примерах, наверняка знакома каждому: часто в соседних отделах одного и того же магазина можно видеть абсолютно одинаковые электронные весы, причем на дисплеях одних написано «Вес, кг», на дисплеях других - «Масса, кг». Еще пример: в универсаме на полке стоит пачка сахара в заводской упаковке с надписью: «Масса 1 кг»; рядом разложены пакеты с уже расфасованным сахаром, на которых наклеены этикетки: «Вес, кг».

Подобных примеров наблюдательный покупатель может привести массу, казалось бы, в чем вопрос - все мы, начиная с более или менее сознательного возраста, «взвешиваем» (то есть, определяем вес той или иной вещи) в килограммах. Но в природе нет такой размерности для веса (который, кстати, является силой), как килограмм (кг). Вопрос: что нам отмеряют на весах?

Для обоснованного ответа на вопрос необходимо знать их устройство и принцип действия; .

весы - это прибор для определения массы тел по действующей на них силе тяжести; их принято относить к так называемому измерительному торговому оборудованию.

Принцип действия электронного весового оборудования сводится к измерению силы (веса), воздействующей на первичный датчик, посредством преобразования этого воздействия в пропорциональный выходной электрический сигнал. Различают три типа датчиков, применяемых сегодня в весовом оборудовании: виброчастотные (струнные), пьезокварцевые и тензометрические.

Действие первых основано на изменении частоты колебаний натянутой металлической струны в зависимости от величины силы, приложенной к датчику (т. е. в зависимости от собственной массы груза, положенного на платформу). При хорошо отлаженном производстве виброчастотные датчики оказываются весьма недорогими в цене и, как следствие, оборудованные ими весы также дешевы. Однако нестабильность таких датчиков, повышенные требования к условиям работы, а также сравнительно низкая точность привели к тому, что данный тип датчиков сегодня применяется в весовом оборудовании редко.

Пьезокварцевые датчики действуют по принципу изменения частоты кварцевого кристалла, механически связанного с упругим элементом, под воздействием приложенной к нему силы. Такая система по точности и надежности немного отстает от тензометрической, зато себестоимость производства у нее ниже. Простота использования и доступная цена делают эти весы популярными на предприятиях торговли, общественного питания и связи. Так как изменения частоты колебаний кварцевого резонатора в большой мере зависят от колебаний температуры и питающих напряжений, то некоторые производители весов планируют начать серийный выпуск «интеллектуальных» датчиков. Предполагается соединить их с микропроцессором, который отслеживал бы отклонения и вводил корректирующие поправки в результат взвешивания.

Тензометрические датчики. В переводе с латинского «тензо» означает «деформация». Действие такого датчика основано на преобразовании деформации упругих элементов в изменение электрического сопротивления. В качестве упругого элемента выступают металлические изделия специальной конструкции, преобразователем же служит высокочувствительная спираль из специального сплава, например, константана, которая особым способом приклеивается к упругому элементу на участке, где деформация наиболее явно выражена. Такая конструкция, по статистике, оказалась самой надежной.

Принцип работы электронных весов с тензодатчиком таков. В нижней части датчика расположены два пьезокерамических элемента, подключенные соответственно ко входу и выходу усилителя. Один элемент является возбудителем механических колебаний резонатора, а другой их приёмником. Выходное сопротивление элементов составляет несколько сот КОм и это немного ниже сопротивления тензодатчика; и превосходит выходное сопротивление электромагнитного датчика компенсационного типа более, чем в 100 раз. Кроме того, мощность, потребляемая таким датчиком, крайне низка. Вообще, такая система отличается очень низким энергопотреблением за счёт простоты её электрической схемы (отсутствие АЦП и т. п.), что является существенным плюсом при построении весов специального назначения, например, взрывозащищённых.

Специалисты говорят, что точность весов высокая, если благодаря нескольким режимам цифровой фильтрации обеспечивается сравнительно устойчивая их работа даже при неблагоприятных внешних условиях. Программа «слежения за нулем» и использование высокоточной электромагнитной весовой системы (прецизионные модели серии BL, AR и у аналитических моделей) также оказывают влияние на точность данного средства измерения