Punnitusasteikko
HistoryEdit
tasapainoasteikko on niin yksinkertainen laite, että sen käyttö on todennäköisesti paljon todistusaineistoa edeltävää. Arkeologit ovat kyenneet yhdistämään esineitä punnitusasteikkoihin juuri absoluuttisen massan määrittämiseen tarkoitetuilla kivillä. Itse tasapainoasteikkoa käytettiin todennäköisesti suhteellisen massan määrittämiseen kauan ennen absoluuttista massaa.
Vanhimmat todisteet vaa ’ an olemassaolosta ajoittuvat Indusjoen laaksoon n. 2400-1800 eaa. Sitä ennen pankkiasiointia ei tehty vaakojen puuttumisen vuoksi. Varhaisilta asutusalueilta löydettyjä yhtenäisiä, kiillotettuja kivikuutioita käytettiin todennäköisesti vaa ’ ankieliasteikoissa massa-asetuskivinä. Vaikka kuutioissa ei ole merkintöjä, niiden massat ovat kerrannaisia yhteisestä nimittäjästä. Kuutiot on tehty monista eri kivilajeista, joiden tiheys vaihtelee. On selvää, että niiden massa, ei niiden koko tai muut ominaisuudet, oli tekijä veistämällä näitä kuutioita.
Egyptissä suomut voidaan jäljittää noin vuoteen 1878 eaa, mutta niiden käyttö ulottuu todennäköisesti paljon varhaisemmalle. On löydetty veistettyjä kiviä, joissa on massaa ilmaisevia merkkejä ja egyptiläinen hieroglyfisymboli kullalle, mikä viittaa siihen, että egyptiläiset kauppiaat olivat käyttäneet vakiintunutta massanmittausjärjestelmää kultalähetysten tai kultakaivosten tuotosten luettelointiin. Vaikka tältä aikakaudelta ei ole säilynyt varsinaisia vaakoja, monet punnituskivien sarjat sekä vaa ’ an käyttöä kuvaavat seinämaalaukset viittaavat laajamittaiseen käyttöön. Kiinassa, varhaisin punnitus tasapaino kaivettu oli hauta Valtion Chu Kiinan sotivien valtioiden ajan vuodelta 3rd 4th century EKR. Mount Zuojiagong lähellä Changsha, Hunan. Vaakuna oli tehty puusta ja siinä käytettiin pronssimassoja.
tasapainoasteikon vaihtelut, mukaan lukien halvan ja epätarkan bismarin kaltaiset laitteet (epätasa-arvoiset vaa ’ at), alkoivat nähdä yleistä käyttöä n. 400 eKr.monien pienten kauppiaiden ja heidän asiakkaidensa keskuudessa. Kirjatun historian aikana on ilmestynyt lukuisia mittakaavamuunnoksia, joilla kullakin on etuja ja parannuksia toisiinsa nähden, ja Leonardo da Vinci-ohjelman kaltaiset suuret keksijät ovat antaneet oman panoksensa niiden kehittämiseen.
vaikka punnitusasteikon suunnittelussa ja kehittämisessä oli edistytty, kaikki vaa ’at olivat 1600-luvulle asti vaa’ an vaihteluita. Käytettyjen painojen standardointi – ja sen varmistaminen, että kauppiaat käyttivät oikeita painoja-oli hallitusten huomattava huoli koko tämän ajan.
-
punnitusastiat Theran saarelta, minolainen sivilisaatio, 2000-1500 eaa
-
Assyrian leijonapainot (8. vuosisata eaa.) British Museumissa
-
Rooman tasapaino kahdella pronssipainolla 50-200 jKr., Gallo-roomalainen museo, Tongres Belgia
-
keisari Jahangir (hallitsi 1605-1627) punnitsi poikansa Shah Jahanin taiteilija Manoharin punnitusasteikolla (AD 1615, Mughal dynastia, Intia).
vaa’ an alkuperäinen muoto koostui säde, jonka keskellä on tukipiste. Suurimman tarkkuuden saavuttamiseksi tukipiste koostuu terävästä V: n muotoisesta pivotista, joka istuu matalampaan V: n muotoiseen laakeriin. Kappaleen massan määrittämiseksi säteen toiseen päähän ripustettiin vertailumassojen yhdistelmä, kun taas tuntemattoman massainen kappale ripustettiin toiseen päähän (katso tasapaino ja steelyardin tasapaino). Korkean tarkkuuden työssä, kuten empiirisessä kemiassa, keskussäteen tasapaino on edelleen yksi tarkimmista käytettävissä olevista tekniikoista, ja sitä käytetään yleisesti testimassojen kalibrointiin.
mekaaninen balanssi
tasapaino (myös tasapainoasteikko, säteen tasapaino ja laboratorion tasapaino) oli ensimmäinen keksitty massamittauslaite. Perinteisessä muodossaan se koostuu kääntyvästä vaakavivusta, jossa on yhtä pitkät käsivarret – palkki – ja punnitusastiasta, joka on ripustettu kummastakin varresta (tästä monikkomuoto ”vaa ’ at” vaa ’ alle). Tuntematon massa asetetaan toiseen astiaan ja standardimassat lisätään toiseen astiaan, kunnes säde on mahdollisimman lähellä tasapainoa. Tarkkuusvaaroissa massan tarkempi määritys saadaan porrastetulla asteikolla liikkuvan liukumassan sijainnista. Teknisesti vaa ’assa verrataan painoa massan sijaan, mutta tietyssä gravitaatiokentässä (kuten Maan painovoima) kappaleen paino on verrannollinen sen massaan, joten vaa’ an kanssa käytettävät standardimassat merkitään yleensä massayksiköinä (esim.g tai kg).
toisin kuin jousipohjaisia asteikkoja, vaa ’ at käytetään massan tarkkuusmittaukseen, koska paikallisen gravitaatiokentän vaihtelut eivät vaikuta niiden tarkkuuteen. (Esimerkiksi maapallolla nämä voivat olla ±0,5% paikkojen välillä.) Vaa ’ an liikuttamisen aiheuttama gravitaatiokentän voimakkuuden muutos ei muuta mitattua massaa, koska voiman momentit säteen kummallakin puolella vaikuttavat yhtä paljon. Tasapaino tekee tarkan massan mittauksen missä tahansa paikassa, jossa esiintyy jatkuvaa painovoimaa tai kiihtyvyyttä.
erittäin tarkat mittaukset saavutetaan varmistamalla, että vaa ’an tukipiste on periaatteessa kitkaton (veitsenterä on perinteinen ratkaisu), kiinnittämällä palkkiin osoitin, joka vahvistaa mahdolliset poikkeamat vaa’ an asennosta; ja lopuksi käyttämällä vipuperiaatetta, joka mahdollistaa murto-massojen kohdistamisen liikuttamalla pientä massaa säteen mittausvartta pitkin edellä kuvatulla tavalla. Jotta tarkkuus olisi mahdollisimman tarkka, on otettava huomioon ilman kelluvuus, jonka vaikutus riippuu mukana olevien massojen tiheydestä.
suurten vertailumassojen tarpeen vähentämiseksi voidaan käyttää off-center-sädettä. Tasapainotila, jossa on Keskipalkki, voi olla lähes yhtä tarkka kuin asteikko, jossa on Keskipalkki, mutta Keskipalkki vaatii erityisiä vertailumassoja, eikä sen tarkkuutta voida luonnostaan tarkistaa yksinkertaisesti vaihtamalla pannujen sisältöä kuin keskipalkin tasapaino voi. Pienten porrastettujen vertailumassojen tarpeen vähentämiseksi voidaan asentaa liukupaino, jota kutsutaan ryhdiksi, jotta se voidaan sijoittaa kalibroitua asteikkoa pitkin. Tasaisuus lisää kalibrointimenettelyyn koukeroita, sillä tasaisuuden tarkka massa on säädettävä säteen tarkan vipusuhteen mukaan.
suurten ja hankalien kuormien asettamisen helpottamiseksi alusta voidaan leijuttaa ulokkeellisella palkkijärjestelmällä, joka tuo suhteellisen voiman noseiron-laakeriin; tämä vetää stilyard-sauvaa välittääkseen vähennetyn voiman sopivan kokoiselle palkille.
yksi edelleen näkee tämän mallin kannettavissa palkkitasapainoissa 500 kg kapasiteetti, joita käytetään yleisesti ankarissa ympäristöissä ilman sähköä, sekä kevyemmässä mekaanisessa kylpyhuonevaaka-asteessa (joka itse asiassa käyttää jousivaaka, sisäisesti). Lisäksi Nivelpisteet ja laakerit heikentävät tarkkuutta ja vaikeuttavat kalibrointia; float-järjestelmä on korjattava kulmavirheiden varalta ennen kuin jänneväli korjataan säätämällä tasapainopalkkia ja ryhtiä.
Roberval balanceEdit
vuonna 1669 Ranskalainen Gilles Personne de Roberval esitti Ranskan tiedeakatemialle uudenlaisen tasapainoasteikon. Tämä asteikko koostui pystypylväiden parista, joka erotettiin samanpituisilla varsilla ja käännettiin kunkin varren keskelle pystypylväästä, jolloin syntyi parallelogram. Kunkin pystysuoran sarakkeen sivusta jatkettu tappi. Havaitsijoiden hämmästykseksi vaaka pysyi tasapainossa riippumatta siitä, missä Roberval roikkui kaksi yhtä suurta painoa tappia pitkin. Tässä mielessä mittakaava oli vallankumouksellinen: siitä kehittyi yleisemmin tavattu muoto, joka koostui kahdesta pystypylvääseen sijoitetusta pannusta, jotka sijaitsivat tukipilarin yläpuolella ja niiden alapuolella olevasta suunnikkaasta. Roberval-mallin etuna on se, että riippumatta siitä, missä astioissa on yhtä suuret painot, vaaka pysyy tasapainossa.
muita kehitysvaiheita ovat olleet ”hammaspyörästön tasapaino”, jossa suuntaissärmiö on korvattu parittomalla määrällä lukituspyörästöjä, jotka ovat samankokoisia vaihtopyöriä ja joissa keskivaihde on kiinnitetty telineeseen ja ulkopuoliset hammaspyörät on kiinnitetty pannuihin, sekä ”ketjupyörän hammaspyörästön tasapaino”, joka koostuu polkupyörätyyppisestä ketjusta, joka on kiertynyt parittoman ketjupyörämäärän ympärille siten, että keskimmäinen on kiinteä ja kaksi ulointa vapaasti käännettävissä ja kiinnitetty kaukaloon.
koska siinä on enemmän liikkuvia niveliä, jotka lisäävät kitkaa, Robervalin tasapaino on johdonmukaisesti epätarkempi kuin perinteinen palkkitasapaino, mutta monissa tarkoituksissa tätä kompensoi sen käytettävyys.
Vääntösaldo
vääntösaldo on yksi mekaanisesti tarkimmista ja analogisimmista tasapainoista. Apteekkikouluissa opetetaan yhä vääntösaldojen käyttöä Yhdysvalloissa. Se hyödyntää pannut kuin perinteinen tasapaino, jotka ovat päälle mekaanisen kammion, joka perustuu mittauksia määrä kiertämällä lanka tai kuitua kammion sisällä. Vaa ’ an on edelleen käytettävä kalibrointipainoa vertailuun, ja se voi painaa yli 120 mg: n kappaleita ja olla virhemarginaalin +/- 7 mg sisällä. Monet murto-grammoja painavat mikrobalanssit ja ultramikrobalanssit ovat vääntösaldoja. Yleinen kuitutyyppi on kvartsikide.
Elektroniikkalaiteedit
Mikrotasapainoedit
a microbalance (myös ultramikrobalanssi tai nanobalanssi) on Laite, jolla voidaan tehdä tarkkoja mittauksia suhteellisen pienimassaisten kappaleiden massasta: noin miljoonasta gramman osasta ja alle.
analyyttinen balanssi
analyyttinen tasapaino on tasapainoluokka, joka on suunniteltu mittaamaan pientä massaa alle milligramman alueella. Analyyttisen vaa ’an (0,1 mg tai parempi) mittausastia on läpinäkyvän kotelon sisällä, jossa on ovet niin, että pöly ei keräänny ja siten mahdolliset huoneen ilmavirrat eivät vaikuta vaa’ an toimintaan. Tätä aitausta kutsutaan usein vetokilveksi. Mekaanisesti tuuletetun tasapainoturvakotelon käyttö, jossa on yksilöllisesti suunnitellut akryyliset ilmakuilut, mahdollistaa tasaisen turbulenssittoman ilmavirran, joka estää tasapainon vaihtelun ja massan mittaamisen 1 µg: iin asti ilman vaihtelua tai tuotteen menetystä. Näytteen on myös oltava huoneenlämmössä, jotta estettäisiin luonnollisen konvektion muodostuminen ilmanvirtauksia kotelon sisällä aiheuttamasta lukuvirhettä. Yhden astian mekaaniset substituutiovaaka – aineet säilyttävät tasaisen vasteen koko hyötykapasiteetin ajan, mikä saavutetaan pitämällä tasapainosäteen ja siten tukipisteen kuormitus vakiona vähentämällä massa sen säteen samalta puolelta, johon näyte lisätään.
elektroniset analyyttiset asteikot mittaavat mitattavan massan vastapainoksi tarvittavan voiman todellisten massojen sijaan. Siksi niiden on tehtävä kalibrointisäätöjä gravitaatioerojen kompensoimiseksi. Ne tuottavat sähkömagneetin avulla voiman, joka kumoaa mitattavan näytteen ja tuottaa tuloksen mittaamalla tasapainon saavuttamiseen tarvittavan voiman. Tällaista mittauslaitetta kutsutaan sähkömagneettisen voiman palautusanturiksi.
Heiluritasapainovaaka
Heilurityyppisissä vaaoissa ei käytetä jousia. Nämä mallit käyttävät heilureita ja toimivat tasapainona, johon painovoimaerot eivät vaikuta. Esimerkki tämän mallin soveltamisesta ovat Toledo Scale Companyn tekemät vaa ’ at.
ohjelmoitavissa skaaloissa
ohjelmoitavassa asteikossa on ohjelmoitava logiikkaohjain, jonka avulla se voidaan ohjelmoida erilaisiin sovelluksiin, kuten batching, labeling, filling, truck vaa ’ at ym.
SymbolismEdit
vaa ’ at (tarkemmin sanottuna kaksilapainen, palkkitasapaino) ovat yksi oikeuden perinteisistä symboleista, joita käyttävät neitoa esittävät oikeudenpatsaat. Tämä vastaa metaforakäyttöä siitä, että asiat ovat ” vaa ’ankieliasemassa”. Sen juuret ovat muinaisessa Egyptissä.
Vaa ’at ovat myös astrologisen vaa’ an tunnus.
Vaa ’ at (erityisesti kahden pannun palkkitasapaino tasasuhtaisessa tilassa) ovat pyrrhonismin perinteinen symboli, joka ilmaisee epookkia indusoitaessa käytettyjen argumenttien yhtä suurta tasapainoa.
Leave a Reply