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Cette balance analytique numérique Mettler donne la masse d'un objet avec une précision de 0,1 milligramme.

UNE balance ("balance" dans l'usage courant) est un appareil de mesure du poids, souvent d'une personne. Soldes mesurer la masse d'un objet et sont utilisés en science pour obtenir la masse d'un objet. Dans de nombreuses applications industrielles et commerciales, les balances et balances permettent de déterminer le poids et / ou la masse d'objets, des plumes aux semi-remorques chargés.

Parfois, une balance appropriée peut être utilisée pour mesurer la force plutôt que la masse.

Soldes

Cette balance électronique est utilisée pour mesurer la masse dans un laboratoire scolaire.

UNE équilibre (également balance balance, équilibre du faisceau, ou balance de laboratoire) est utilisé pour mesurer la masse d'un objet. Dans sa forme conventionnelle, cette classe d’instruments de mesure compare l’échantillon placé dans un plateau de pesée bassin) et suspendus à une extrémité d'une poutre de masse standard (masse connue) ou d'une combinaison de masses standard dans une balance (bascule) suspendue à l'autre extrémité. Pour peser un objet dans le plateau de mesure, des poids étalons sont ajoutés au plateau de la balance jusqu'à ce que le faisceau soit en équilibre. Ensuite, un poids de curseur - généralement présent - est déplacé le long d'une échelle sur ou parallèle au faisceau (et attaché à celui-ci) jusqu'à ce qu'un équilibre fin soit atteint. La position du curseur donne une correction fine à la valeur de la masse.

Lorsque les poids sur les plateaux de cette balance sont égaux, la tige centrale de l'aiguille est dirigée vers le haut.

Des mesures très précises sont obtenues en veillant à ce que le point d'appui de la poutre soit sans frottement (un couteau est la solution classique), en fixant une aiguille sur la poutre qui amplifie tout écart par rapport à une position d'équilibre; et enfin en utilisant le principe du levier, qui permet d'appliquer des poids fractionnaires par déplacement d'un petit poids le long du bras de mesure de la poutre, comme décrit ci-dessus. Pour une plus grande précision, il doit y avoir une tolérance pour la flottabilité dans l'air, dont l'effet dépend des densités des poids et de l'échantillon.

Bien que le mot "peser" ou "poids" soit souvent utilisé, toute balance Masse, qui est indépendant de la force de gravité. Les moments de force des deux côtés en équilibre et l'accélération de la gravité de chaque côté sont annulés, de sorte qu'un changement de la force du champ gravitationnel local ne changera pas le poids mesuré. La masse est correctement mesurée en grammes, en kilogrammes, en livres, en onces ou en limaces.

La forme originale d'un balance composé d'une poutre avec un point d'appui en son centre. Pour une précision optimale, le point d'appui serait constitué d'un pivot en forme de V tranchant assis dans un palier en forme de V moins profond. Pour déterminer la masse de l'objet, une combinaison de poids de référence a été suspendue à une extrémité du faisceau tandis que l'objet de masse inconnue a été suspendu à l'autre extrémité. Pour un travail de haute précision, l'équilibre du faisceau central est toujours l'une des technologies les plus précises disponibles et est couramment utilisé pour l'étalonnage des poids de test.

Pour réduire le besoin de poids de référence importants, un faisceau décentré peut être utilisé. Une balance avec un faisceau excentré peut être presque aussi précise qu'une balance avec un faisceau central, mais le faisceau excentré nécessite des poids de référence spéciaux et sa précision ne peut pas être vérifiée intrinsèquement en échangeant simplement le contenu des plateaux au centre. l'équilibre du faisceau peut. Pour réduire le besoin de petits poids de référence gradués, un poids coulissant, appelé équilibre, peut être installé de sorte qu'il puisse être positionné le long d'une échelle calibrée. Un équilibre ajoute des subtilités supplémentaires à la procédure d'étalonnage, car la masse exacte de l'équilibre doit être ajustée au rapport de levier exact du faisceau.

Pour plus de commodité lors du chargement de charges lourdes et encombrantes, une plate-forme peut être "flottée" sur un système de poutre en porte-à-faux qui porte la force proportionnelle sur un roulement "nez de nez"; ceci tire sur une "tige stilyard" pour transmettre la force réduite à un faisceau de taille convenable. Cette conception est encore visible sur les "balances à faisceau portatif" de 1000 lb ou 500 kg, couramment utilisées dans les environnements difficiles où l'électricité n'est pas disponible, ainsi que dans les balances mécaniques pour salles de bains plus légères. Les pivots et roulements supplémentaires réduisent tous la précision et compliquent l’étalonnage; le système de flotteur doit être corrigé pour corriger les erreurs de coin avant que la portée ne soit corrigée en ajustant le fléau et l'équilibre. De tels systèmes ont généralement une précision au moins égale à 1/10 000 de leur capacité, à moins qu’ils ne soient conçus de manière coûteuse.

Certaines balances mécaniques coûteuses utilisent également des cadrans avec des poids d'équilibrage au lieu de ressorts, une conception hybride avec certains des avantages de précision du contraste et du rayon mais la commodité d'une lecture du cadran. Ces conceptions sont coûteuses à produire et sont largement obsolètes grâce à l'électronique.

Écailles de printemps

Une balance à ressort peut mesurer les forces transmises par la balance dans n'importe quelle direction.

Certaines balances, comme une balance Jolly balance (nommé d'après Phillipp Gustav von Jolly (1809-1884), professeur à l'université de Munich qui a inventé la balance vers 1874), utilise un ressort avec une constante de ressort connue et mesure le déplacement de celui-ci par divers mécanismes produire une estimation de la force gravitationnelle appliquée par l'objet, qui peut être simplement suspendue au ressort ou posée sur un pivot et une plate-forme d'appui. Les mécanismes à crémaillère sont souvent utilisés pour convertir le mouvement linéaire du ressort en lecture du cadran.

Les balances à ressort mesurent généralement la force, qui peut être mesurée en unités de force telles que newton ou livre-force. De plus, ils ne peuvent généralement pas être utilisés pour des applications commerciales à moins que leurs ressorts soient compensés en température ou utilisés à une température relativement constante. Les balances à ressort qui sont légales pour le commerce peuvent être calibrées pour la mesure précise de la masse (la quantité mesurée pour le poids dans le commerce) à l'endroit où elles sont utilisées. Ils peuvent donner une mesure précise en kilogrammes ou en livres à cette fin.

Échelles de jauge de contrainte

La déflexion d'une poutre supportant la charge peut être mesurée à l'aide d'une jauge de contrainte, qui est une résistance électrique sensible à la longueur. La capacité de tels dispositifs est déterminée par la résistance du faisceau à la déviation et les résultats de plusieurs emplacements de support peuvent être ajoutés électroniquement. Ce type de mesure est donc particulièrement adapté pour déterminer le poids d'objets très lourds, tels que des camions ou des wagons. , comme dans un pont de pesée moderne.

Balance hydraulique ou pneumatique

Il est également courant dans les applications à grande capacité telles que les balances à grue de recourir à la force hydraulique pour détecter le poids. La force d'essai est appliquée à un piston ou à un diaphragme et transmise par des conduites hydrauliques à un comparateur à cadran basé sur un tube de Bourdon ou un capteur électronique.

Test et certification

La plupart des pays réglementent la conception et l’entretien des balances utilisées à des fins commerciales. Cela a eu tendance à entraîner un retard des technologies d'échelle par rapport aux autres technologies, car l'introduction de nouvelles conceptions pose des obstacles réglementaires coûteux. Néanmoins, il y a eu une tendance récente aux «cellules de charge numériques», qui sont en fait des cellules à jauges de contrainte avec des convertisseurs analogiques dédiés et un réseau intégré dans la cellule elle-même. Ces conceptions ont permis de réduire les problèmes de service inhérents à la combinaison et à la transmission d’un nombre de signaux de 20 millivolts dans des environnements hostiles.

Les réglementations gouvernementales imposent généralement aux techniciens agréés de procéder à des inspections périodiques à l'aide de poids dotés d'un étalonnage permettant de remonter à un laboratoire agréé. Des balances destinées à un usage occasionnel, telles que des balances de salle de bain ou de régime, peuvent être fabriquées, mais doivent, en vertu de la loi, être qualifiées de "non légales pour le commerce" afin de garantir qu'elles ne soient pas réutilisées de manière à ne pas compromettre leurs intérêts commerciaux. Aux États-Unis, le document décrivant comment les balances doivent être conçues, installées et utilisées à des fins commerciales est le NIST Handbook 44.

Étant donné que la gravité varie de plus de 0,5% à la surface de la Terre, la question du "poids" par rapport à la "masse" devient pertinente pour l’étalonnage précis des balances à des fins commerciales. Le but est de mesurer le poids (en fait, la masse) par rapport aux normes de référence légales (pas le vrai poids scientifique local à cet endroit particulier).

Les balances à balancier mécaniques traditionnelles pèsent intrinsèquement par rapport aux normes. Mais les balances électroniques modernes et ordinaires mesurent intrinsèquement la force descendante, le "poids local" à cet endroit. Ainsi, une telle balance doit être réétalonnée après l’installation, pour cet emplacement spécifique, afin d’obtenir une mesure de poids précise.

Balances de laboratoire

Un balance analytique est un instrument utilisé pour mesurer la masse avec un très haut degré de précision. Le (s) plateau (s) de la balance analytique de haute précision (0,1 mg ou plus) se trouvent à l’intérieur d’une enceinte transparente munie de portes, de sorte que la poussière ne s’accumule pas et que les courants d’air dans la pièce n’affectent pas la délicate balance. De plus, l'échantillon doit être à température ambiante pour empêcher la convection naturelle de former des courants d'air à l'intérieur de l'enceinte, affectant la pesée.

Des mesures très précises sont obtenues en veillant à ce que le point d'appui de la poutre soit sans frottement (un couteau est la solution classique), en fixant un pointeur sur la poutre, ce qui amplifie tout écart par rapport à une position d'équilibre; et enfin en utilisant le principe du levier, qui permet d'appliquer des poids fractionnaires en déplaçant un petit poids le long du bras de mesure de la poutre.

Balance de supermarché

Une balance de supermarché est utilisée dans les secteurs de la boulangerie, de la charcuterie, des fruits de mer, de la viande, des fruits et légumes et autres produits périssables. Les balances de supermarchés impriment des étiquettes et des reçus (spécialement dans les produits de boulangerie), indiquent le poids / nombre, le prix unitaire, le prix total et, dans certains cas, la tare, une étiquette de supermarché affichant le poids / nombre, le prix unitaire et le prix total, certains fabricants sont Hobart Corporation, Bizerba, DIGI / Téraoka, Mettler Toledo, Cas, Berkel et Ishida.

Sources d'erreur

Certaines des sources d'erreur potentielles dans une balance de haute précision sont les suivantes:

  • Flottabilité, du fait que l'objet pesé déplace une certaine quantité d'air qui doit être prise en compte. Les balances de haute précision fonctionnent souvent dans le vide.
  • Les rafales d'air, même les plus petites, peuvent pousser la balance vers le haut ou le bas.
  • Le frottement dans les composants en mouvement peut empêcher la balance d'atteindre son équilibre.
  • La poussière en suspension dans l'air peut contribuer au poids.
  • L'échelle peut être mal calibrée.
  • Les composants mécaniques peuvent être mal alignés.
  • Désalignement mécanique dû à la dilatation / à la contraction thermique des composants de la balance.
  • Le champ magnétique terrestre peut agir sur les composants du fer dans la balance.
  • Les champs magnétiques du câblage électrique à proximité peuvent agir sur les composants du fer.
  • Perturbations magnétiques sur les bobines de détection électroniques ou d’autres capteurs.
  • Forces des champs électrostatiques, par exemple, des pieds agités sur des tapis par temps sec.
  • Réactivité chimique entre l'air et la substance à peser (ou la balance elle-même, sous forme de corrosion).
  • Condensation de l'eau atmosphérique sur les articles froids.
  • Evaporation de l'eau des articles mouillés.
  • Convection de l'air provenant d'objets chauds ou froids.
  • La force de Coriolis à partir de la rotation de la Terre.
  • Anomalies gravitationnelles (par exemple, utilisation de la balance près d’une montagne; échec de l’alignement et du recalibrage de la balance après son déplacement d’un lieu géographique à un autre).
  • Vibrations et perturbations sismiques; par exemple, le grondement d'un camion qui passe.

Symbolisme

Les balances (en particulier une balance à faisceau) sont l’un des symboles traditionnels de la justice, tels que les statues de Lady Justice. Cela correspond à l’utilisation dans la métaphore d’affaires "pondérées" ou "mises en balance".

Les références

  • Boucherie, Tina, et. Al. 2007. Manuel NIST 44. Institut national de la normalisation et de la technologie. Récupéré le 5 janvier 2007.
  • Fluke Corp. 2006. Principes de métrologie. Magazine de pesage et mesure. Récupéré le 5 janvier 2007.
  • Zecchin, P., et. Al. 2003. Cellules de charge numériques: examen comparatif des performances et des applications. Institut de mesure et de contrôle. Récupéré le 5 janvier 2007.

Liens externes

Tous les liens ont été récupérés le 9 août 2013.

  • Digital Scales Magazine (source de la critique).
  • Article sur la balance analytique sur ChemLab.

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