Микровесы: как добиться точного и стабильного взвешивания
Микровесы — это чрезвычайно чувствительное устройство. Их дискретность может составлять всего 1 микрограмм (как, например, у весов A&D BM-20G). Любое, даже самое небольшое изменение внешних условий или не вполне правильное обращение с микровесами может значительно ухудшить стабильность и точность результатов.
Как правильно установить микровесы?
Следим за вибрацией
Микровесы очень сильно подвержены воздействию вибраций, которые человек может не ощущать, к примеру, от сильных порывов ветра, от перемещения людей или транспорта. Поэтому в идеальной ситуации их устанавливают в подземном бетонном бункере лаборатории вдали от интенсивного движения транспорта и маршрутов перемещения тяжёлых объектов, на первых этажах зданий, выполненных из жёстких конструкций и построенных на прочном фундаменте. Но даже если идеальной лаборатории в доступности нет, то минимизировать влияние вибрации всё равно можно.
➜ Установите весы близко (но не вплотную) к капитальной стене
Центральная часть комнаты имеет менее устойчивую конструкцию, поэтому пол более подвержен воздействию вибрации. В то же время в углу комнаты, как правило, располагаются конструктивные опоры, снижающие воздействие вибрации.
➜ Выберите место вдали от прохода
Избегайте установки весов около дверей. Если возможно, установите микровесы в тупиковой зоне, где движение минимально.
➜ Приобретите специальный стол
Установите микровесы на тяжёлом, прочном рабочем столе, предназначенном исключительно для выполнения взвешивания. Стол должен располагаться на расстоянии нескольких сантиметров от стены и других предметов, чтобы избежать передачи от них вибрации.
Используйте пассивный антивибрационный стол, рекомендованный производителем весов. Активные антивибрационные столы (с пневматическими подвесками) непригодны для микровесов, потому что сами по себе являются источником вибраций.
➜ Уменьшите скорость взвешивания
Большинство весов в настоящее время позволяют уменьшать скорость отклика с тем, чтобы улучшить стабильность взвешивания.
Следим за температурой, давлением и сквозняками
Колебания окружающей температуры воздействуют не только на точность измерений, но и на стабильность нулевой точки. Смещение нулевой точки обычно не отражается на дисплее, если включена функция отслеживания нуля (zero tracking). Однако, изменяющаяся (дрейфующая) нулевая точка оказывает отрицательное влияние на результаты взвешивания, ухудшая параметр повторяемости микровесов.
Идеальное для микровесов помещение будет иметь температуру от 10 до 30 °С, суточные колебания температуры не должны превышать 4 °С, а краткосрочные — 0,2 °С за 30 минут, в нём не будет сильных потоков воздуха (от системы кондиционирования или отопления), и оно будет достаточно большим, чтобы тепло человеческого тела (от оператора) не успевало влиять на температуру помещения.
➜ Устанавливать весы лучше у внутренней стены
Лучше устанавливать весы у внутренней стены, подальше от окон, солнечного света, сквозняков и батарей отопления.
➜ Закрывайте весы ветрозащитным боксом или перегородкой
A&D и другие компании, производящие весы, делают специальные ветрозащитные боксы, и, если есть такая возможность, один из них стоить приобрести. Также можно установить стационарную перегородку между кондиционером и рабочей зоной весов.
➜ Постарайтесь избежать столпотворения во время работы весов
Тепло человеческого тела и сквозняки из-за движения могут повлиять на точность измерения. Во время работы весов постарайтесь ограничить поток людей в помещении.
Следим за давлением
Идеальная лаборатория будет располагаться в такой местности, где суточные колебания атмосферного давления не будут превышать 10 гПа (7,5 мм рт. ст.). Тем, кому с идеальными условиями не повезло, рекомендуется обзавестись барометром и не пользоваться весами во время резких колебаний атмосферного давления, потому что они будут влиять на стабильность взвешивания.
По возможности установите раздвижные двери вместо обычных. Это поможет уменьшить колебания атмосферного давления в помещении при открытии и закрытии дверей.
Избегайте установки микровесов в воздухонепроницаемых помещениях.
Следим за влажностью
Скопление влаги на весовом датчике или её рассеивание могут привести к дрейфу нулевой точки. В идеальной лаборатории значение относительной влажности не должно колебаться больше, чем на 10 %.
Следите за показаниями гигрометра и включайте кондиционер при необходимости.
Пример влияния окружающих условий на результаты взвешивания
Компания A&D в 2011 году провела эксперимент со своими микровесами ВМ-22. Наблюдение проводилось в течение 24 часов, и в его ходе встроенная калибровочная гиря весом примерно 20 г автоматически поднималась и опускалась каждые 40 секунд. Одновременно производилась запись значений температуры весов, нулевой точки и чувствительности. Для каждых последовательных значений чувствительности было вычислено значение повторяемости (стандартное отклонение).
На графиках хорошо видно влияние температуры на результаты взвешивания.
На что обратить внимание во время работы
➜ Не допускайте возникновения статического электричества
Статическое электричество, хотя ему и не уделяется должного внимания, может существенно уменьшить точность работы весов. Статически заряженный предмет вызывает заряд с противоположной полярностью на расположенных рядом предметах. Образующееся в результате притяжение, значительно затрудняет получение стабильных результатов при взвешивании.
Бумажные фильтры, одноразовые лодочки для взвешивания и пластиковые контейнеры для центрифуг могут получить статический заряд даже при обычной эксплуатации. Под воздействием статического заряда порошковые материалы могут смещаться и смешиваться.
➜ Поддерживайте уровень относительной влажности в помещении выше 40 %
Падение относительной влажности ниже данного уровня приводит к возникновению статического электричества. Зимой в сухом климате людям и их одежде часто сообщается статический заряд.
➜ Используйте токопроводящие материалы
Непроводящие материалы, такие как пластик и стекло, легко получают статический заряд. В условиях низкой влажности не следует использовать пластиковые или стеклянные контейнеры. Вместо них лучше использовать металлические контейнеры.
➜ Используйте ионизатор
Ионизатор — это самый быстрый, простой и верный способ полного устранения статического заряда с взвешиваемых образцов и контейнеров. Для снятия статического заряда потребуется всего лишь подержать образец и контейнер перед ионизатором в течение одной-двух секунд до начала взвешивания.
В некоторых моделях весов ионизатор встроенный, что значительно облегчает взвешивание.
➜ Следите за температурой образцов
Если температура взвешиваемого образца выше окружающей температуры, вокруг него образуется слой тёплого воздуха, который поднимается вверх, смещая в том же направлении образец. Измеренное значение массы будет меньше реального значения. По мере охлаждения образца и ослабления конвекционного потока, значение на дисплее будет постепенно увеличиваться, что приведёт к нестабильности результатов измерения.
Кроме того, конвекционный поток может возникнуть при открытии дверцы весовой камеры. Это приводит к небольшим колебаниям температуры в камере и может стать причиной дрейфа значения и снижения повторяемости результатов. Присутствие руки оператора в весовой камере также приводит к температурным изменениям.
Прежде чем выполнять измерение, оставьте взвешиваемый образец и контейнер около микровесов или, если возможно, разместите его внутри весовой камеры, на период достаточный для адаптации к температурным условиям в помещении. Никогда не берите образец или контейнер рукой. Вместо этого используйте пинцет достаточной длины.
➜ Не дышите на весы
Нет, на самом деле, не дышите на них. Тепло от тела и дыхания может повлиять на работу весового датчика и стать причиной дрейфа измеряемых значений.
При работе с микровесами носите белый халат и хирургическую маску. Не выполняйте измерение сразу после приёма пищи, поскольку в это время количество тепла, выделяемого вашим телом, увеличивается.
➜ Не совершайте резких движений
При работе с микровесами старайтесь не воздействовать на весовой датчик: аккуратно открывайте и закрывайте дверцы бокса, не дотрагивайтесь до чаши весов пинцетом, осторожно нажимайте клавиши весов.
➜ Используйте встроенную калибровку
Для быстрой проверки параметров рабочих условий в данный момент времени используйте встроенную калибровку. Если калибровка занимает больше времени, чем обычно, то какой-то параметр рабочих условий не соответствует норме и измерение лучше отложить.
➜ Не считывайте показания весов сразу же
Поведение микровесов может незначительно отличаться в зависимости от различных условий измерения, включая привычки оператора. Определите для себя какой-то интервал времени (15-20 секунд) и всегда снимайте показания с дисплея не сразу после размещения образца на весах, а спустя этот интервал. При таком подходе микровесы показывают более стабильные результаты.
➜ Если ваш образец меньше 100 мкг, отключите функцию отслеживания нуля
Отмените функцию отслеживания нуля при взвешивании образцов весом до 100 мкг. При очень маленьких образцах измерение веса происходит настолько медленно, что весы могут воспринять его как дрейф нулевой точки и показать нулевое значение.
Используя эти советы, вы сможете получить воспроизводимые стабильные результаты взвешивания на микровесах. Если вам потребуется консультация по поводу выбора самых удобных микровесов и аксессуаров к ним, то обращайтесь к нашим менеджерам.
При написании статьи использовались материалы компании A&D.
Если у вас возникли вопросы — воспользуйтесь формой обратного звонка, и мы с вами свяжемся
