ВЕСЫ

ВЕСЫ — прибор для определения массы тела по действующей на него силе тяжести.

В медицине В. применяют для определения веса тела, при различных лабораторных исследованиях и в фармации.

Определение веса тела производится либо путем сравнения его массы с массой, принятой за единицу либо непосредственно путем определения силы его притяжения к земле, либо косвенными способами — путем электрических измерений. Весами называют также приборы для измерения некоторых физических величин, преобразуемых с этой целью в силу или момент силы (напр., токовые В., ультразвуковые В. и т. п.).

По принципу действия различают В. рычажные и пружинные.

Рис. 1. Аналитические весы типа АДВ-200: 1 — механизм наложения встроенных гирь; 2 — чашки весов; 3 — шкала; 4 — воздушные успокоители. Рис. 2. Аналитические весы одночашечные типа ВАО-200: 1— механизмы наложения встроенных гирь; 2 — застекленное окно; з — чашка; 4 — шкала.

Наибольшее распространение получили рычажные В. Они представляют собой систему рычагов, опорой для которых служат призмы и подушки, изготовленные из высокопрочной стали (В. для грубого взвешивания) или твердого камня — агата, корунда (В. для точного и сверхточного взвешивания). Рычажные В. делят на равноплечие, в которых точка опоры рычага находится посередине, и неравноплечие, в которых точка опоры рычага смещена от центра. Действие их основано на законе равновесия рычага.

Взвешивание на рычажных В. осуществляется путем уравновешивания груза гирями (на В. для грубого взвешивания), а нек-рое превышение (обычно на 0,05—0,1%) массы гири пли взвешиваемого тела компенсируется смещением центра тяжести коромысла, фиксируемым на шкале В. для точного взвешивания. В некоторых современных конструкциях измеряемая нагрузка компенсируется силой электромагнитного взаимодействия (втягивание железного сердечника, соединенного с плечами коромысла, в неподвижный соленоид), учитываемой электронным устройством, приводящим весы в равновесие. В таких весах автоматически измеряется сила тока и определяется пропорциональная ей нагрузка, т. е. взвешиваемая масса. Подобного типа В. особенно удобны для измерения массы, напр, при исследовании каких-либо процессов, приводящих к ее изменению — увеличению или уменьшению (окисление, конденсация, ассимиляция и т. п.).

Рис. 3. Схема устройства аналитических микрохимических весов (предельная нагрузка 20 г): 1 — коромысло; 2 — механизм наложения встроенных гирь (от 1 до 999 мг); 3 — встроенные кольцевые гири; 4 — воздушные успокоители, соединенные с чашками весов; 5 — экран, на который проецируется шкала отсчета; 6 — манипулятор, выдвигающий чашку весов в окошко; 7 — перегородка, защищающая коромысло от температурных влияний и воздушных потоков.

Рис. 4. Схема устройства одночашечных аналитических весов: 1 — встроенные гири; 2 — коромысло; 3 — грузоприемная чашка; 4 — источник света; 5 — проекционная шкала; 6 — противовес и успокоитель (для гашения колебаний); 7 — объектив; 8 — устройство для установления в нулевую позицию; 9 — экран.

В зависимости от точности измерения массы различают В., предназначенные для грубого взвешивания (точность до 1 г), для точного взвешивания (точность до 10 мг), для сверхточного взвешивания — аналитические. В свою очередь аналитические В. можно разделить на аналитические химические (точность до 0,1 — 1,0 мг), примером которых являются В. типа АД В с предельной нагрузкой до 200 г (рис. 1), или аналитические полуавтоматические типа ВАО-200 (рис. 2); аналитические полумикрохимические (точность до 0,1 — 0,05 мг); аналитические микрохимические (точность до 0,1—0,01 мг), изготовляемые с расчетом на предельную нагрузку до 20 г, снабженные микрошкалой (рис. 3); аналитические ультрамикрохимические (точность до 0,001 мг) и электронные, напр, типа ЭМ-1. Существуют также специальные В.: пробирные (точность до 0,004 мг), используемые как контрольный прибор в Палате мер и весов; торсионные (точность 1,0— 0,05 мг) и одночашечные аналитические В. (рис. 4), предназначенные для быстрого полуавтоматического взвешивания.

В аптечной практике при производстве технических анализов и для других целей применяют обычно технические В. с точностью взвешивания до 10 мг, для лабораторных работ и точных исследований — аналитические и микроаналитические В. (микровесы).

Аналитические В., применяемые для точного взвешивания небольших масс, снабжены дополнительными устройствами, обеспечивающими высокую точность, быстроту и удобство взвешивания,— воздушным успокоителем чашек (демпфером), приспособлением для автоматической нагрузки миллиграммовых гирь и оптическим устройством для наблюдения микрошкалы (одночашечные аналитические, торсионные и др.).

Микровесы предназначены для высокоточного взвешивания малых масс (до 20 г). Взвешивание на таких В. производят с помощью гирь.

Рис. 5. Схема устройства торсионных (крутильных) весов: 1 — стрелка; 2 — шкала; 3 — магнитный успокоитель; 4 и 6 — спиральные пружины; 5 — рычаг, на который подвешивают груз.

Торсионные, или крутильные, В. (рис. 5) применяются для быстрого и точного взвешивания очень малых масс, напр, при ‘микроанализе различных веществ, взвешивания мелких объектов при различных исследованиях. Чувствительным элементом в торсионных В. является упругая нить или спиральная пружина. Нагрузка определяется по углу закручивания, который пропорционален создаваемому нагрузкой крутящему моменту.

Рис. 6. Весы медицинские.

Рис. 7. Весы для взвешивания новорожденных и грудных детей.

К рычажным относятся также В., применяемые для определения веса тела человека,— В. медицинские типа М-150 и В. для взвешивания новорожденных и грудных детей (рис.6 и 7). Коромысло В. снабжено двумя шкалами — основной и дополнительной, двумя подвижными гирями и двумя тарировочными гайками. При установке медицинских В. и В. для взвешивания грудных детей отвес должен находиться в вертикальном положении. Для уравновешивания В. после их установки гири ставят в нулевое положение, а тарировочные ганки перемещают до тех пор, пока заостренный конец коромысла не окажется в положении равновесия. Для уменьшения влияния движений взвешиваемого ребенка на колебания коромысла на лотке имеются подвижные подвески. Вес определяют по сумме показаний обеих шкал. После взвешивания гири устанавливают в нулевое положение.

В. для точного взвешивания, медицинские В. и В. для взвешивания больших масс имеют арретиры — специальные приспособления, поддерживающие в неподвижном состоянии чашки, платформы, что позволяет свободно нагружать и разгружать В.

Все типы В. характеризуются следующими показателями:

1) предельной нагрузкой, т. е. наибольшей статической нагрузкой, к-рую они могут выдержать без нарушения их метрологической характеристики; 2) ценой деления — одно деление шкалы соответствует определенной массе; 3) пределом допустимой погрешности взвешивания — между результатами одного взвешивания и действительной массой взвешиваемого тела; 4) допустимой вариацией показаний — наибольшая допустимая разность показаний В. при неоднократном взвешивании одного и того же тела. Основные показатели, характеризующие В. различных типов, представлены в таблице.

Согласно положению, устанавливающему единство мер массы в СССР, гири имеют следующую массу: 20, 10, 5, 2, 1 «г; 500, 200, 100, 50, 20, 10, 5, 2, 1 г; 500, 200, 100, 50, 20, 10, 5, 2, 1 мг. Гири комплектуются в наборы-разновесы. Гири, предназначенные для точных взвешиваний от 500 г до 1 г, изготавливают из медных сплавов или нержавеющей стали в виде усеченного конуса. Гири от 500 мг до 1 мг изготавливают из алюминия, никеля, нейзильбера или платины в виде прямоугольных пластинок с загнутыми уголками для захватывания пинцетом. Разновес имеет также рейтер — специальную гирьку, изготовленную из тонкой алюминиевой проволоки и имеющую особую форму, обеспечивающую ей устойчивость на шкале коромысла. Гири-рейтер массой 10, 5 и 1 мг применяют для определения десятых и сотых долей миллиграмма на весах с рейтерными шкалами.

В. и гири каждые два года следует представлять для проверки правильности показаний и клеймения в органы Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР.

Таблица. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ВЕСЫ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Библиография Карпин Е. Б. Расчет и конструирование весоизмерительных механизмов и дозаторов, М., 1963; Орлов С. П., Михайловский С. С. и Тимофеев К. К. Весы и дозаторы, М., 1972; Рудо Η. М. Весы, теория, устройство, регулировка и проверка, М.— Л., 1957, библиогр.

В. И. Белькевич.