весы

ВЕСЫ

приборы для определения массы тел. В. называют иногда также приборы для измерения др. физ. величин, преобразованных для этого в силу или момент силы (напр., В. Кавендиша, Кулона, токовые). В. широко применяют во всех отраслях народного хозяйства и в научных исследованиях как осн. средство взвешивания при определении расхода или количества сырья, топлива, готовой продукции и т. п., в целях их учета, проведения хим., техн. и др. анализов, контроля технол. процессов и автоматизации управления ими и т. д.

Массу М тела находят преим. уравновешиванием его силы тяжести Р (Р =, где-ускорение своб. падения в месте установки В.) либо момента этой силы, действующих на измерительную (подвижную) часть В., известной противодействующей, или уравновешивающей, силой (моментом). При наиб. точном компенсационном методе взвешивания уравновешивающая сила, создаваемая, напр., гирями, возвращает подвижную часть В. в исходное положение равновесия, а В. служат компаратором (сравнивающим устройством). При прямом методе измерений (масса тела принимается равной показаниям В.) противодействующая сила возникает в результате отклонения подвижной части от положения равновесия под действием силы тяжести взвешиваемого тела. Во мн. типах В. используют оба метода взвешивания; напр., осн. доля силы Р уравновешивается гирями, а остальная — отклонением подвижной части В. от положения равновесия.

По способу создания уравновешивающей силы В. подразделяют на механические — гирные (равноплечные и неравноплечные), квадрантные (с маятниковым уравновешивающим устройством, угол отклонения которого преобразуется в отклонение стрелки и служит мерой силы Р), пружинные (напр., торзионные, крутильные, тензометрич., магнитострикционные, виброчастотные), в которых мера силы Р — деформация упругого элемента трансформируется кинематически или спец. преобразователями в отклонение стрелки; электронные с магнитоэлектрическими (взаимод. магн. полей постоянного магнита и токовой катушки), электродинамическими (полей двух катушек) или электростатическими (статич. зарядов двух электродов) силовозбудителями, причем мерой силы Р является электрич. величина (ток, напряжение); гидравлические и пневматические, в которых сила Р уравновешивается давлением соотв. жидкости и воздуха. Довольно часто в В. используют два и даже три способа создания противодействующей силы. Последняя и сила Р могут быть приложены встречно, вдоль общей линии действия к одному и тому же элементу измерит. части В. без промежут. передачи (безрычажные В.), либо взаимод. посредством спец. передаточного механизма (рычажные В.).

Осн. метрологические характеристики В., принятые в аналит. химии: правильность (точность, верность) — степень приближения абсолютного значения массы взвешиваемого тела по показаниям В. к ее действит. (истинному) значению; воспроизводимость (разброс, вариация) — расхождение показаний В. при неоднократном взвешивании одного и того же тела. Численно эти характеристики определяют величиной погрешности, которая не должна превышать допускаемых значений, установленных для В. разных типов и назначений международными и национальными стандартами. Различают осн. погрешность (при нормиров. окружающих условиях), дополнит. погрешность (из-за изменений температуры, давления и т. п.) и их составляющие — систематич. погрешность (напр., вследствие неправильного соотношения плеч рычагов) и случайную (вызывается, напр., трением в опорах). Последняя определяется для конкретного типа В. в целом (табл. 1 и 2) величиной среднего квадратичного, или стандартного, отклонения

при числе взвешиваний ), а для каждых В. — приближенной оценкой s стандартного отклонения

при ограниченном и, напр. 2, 5, 10. Здесь Мi-значение массы тела при отдельных взвешиваниях,

величина s-определяющая характеристика В. при весьма большом числе хим. анализов.

Др. важные характеристики: наиб. предел взвешивания М_макс — наиб. масса тела, которое м. б. взвешено на данных В. с установленной для них точностью; диапазон непосредственного отсчета показаний по шкале (ДНОП) — в его пределах предпочтительно определяют содержание компонентов при хим. анализах; цена деления — значение одного деления шкалы или единицы младшего разряда отсчетного устройства, выраженное в единицах массы; разрешающая способность — характеризует точность отсчета показаний В. (обычно единица младшего разряда цифрового отсчетного устройства, а также 0,5, 0,05 или 0,01 цены деления шкалы соотв. без нониуса и с нониусом). Для суммарной метрологич. оценки точности применяется обобщенный показатель — класс точности (соответствует классу точности гирь), определяющий правильное соотношение между допускаемой погрешностью показаний, ценой деления, разрешающей способностью, , М_макс и ДНОП.

Осн. эксплуатационные характеристики В.: независимость показаний от внеш. воздействий и от точности установки; затраты труда и времени на подготовку к работе, проведение измерений, обработку и представление результатов в требуемой форме; степень автоматизации взвешиваний и диагностики состояния; способность к расширению функциональных возможностей путем подсоединения к унифицированным вычислит. устройствам, дисплеям, контроллерам и т. п., а также к разл. камерам для проведения спец. исследований (см. ниже).

Различают В. образцовые (для поверки и аттестации гирь), лабораторные, технологические, общего назначения (напр., для торговых, складских и транспортных операций) и бытовые. Главные тенденции развития совр. В.: совершенствование традиционных конструкций и создание перспективных типов и моделей на основе уравновешивающих устройств, дающих информацию в форме стандартных аналоговых или цифровых электрич. сигналов, с применением электроники, вычислительной и микропроцессорной техники.

В данной статье рассмотрены важнейшие типы лаб. и технол. В., применяемых в хим. лабораториях, хим. и смежных отраслях промышленности, медицине и сельском хозяйстве (в агрохим. лабораториях).

Лабораторные весы. Для удобства классификации традиционно различают В.: аналит. группы (аналит., полуми-кроаналнт., микроаналит., ультрамикроаналит.), общелабораторные, или технические, — для техн. анализов, взвешивания хим. реактивов и др., специальные — для исследований при пониж. давлениях (вакуумные В.), изменения массы тел при высоких и низких температурах (термогравиметрич. В.), гранулометрии, состава материалов с регистрацией изменения массы осадков во времени (седиментационные В.), для работы в агрессивных средах, в атмосфере благородных газов, в присутствии взрывоопасных веществ и т. п., а также для взвешивания драгоценных металлов и камней (пробирные В.). В последние десятилетия произошли капитальные изменения как в конструкциях, так и в парке всех лаб. В. (см. табл. 1–2). Выходят из употребления эксплуатировавшиеся с кон. 40-х-нач. 60-х гг. простые двухчашечные равноплечные В. с трехпризменным коромыслом (рычагом) без успокоителей, рейтерными (рейтер — проволочная гиря-"наездник" массой 1, 5 или 10 мг, перемещаемая оператором вдоль шкалы на коромысле) и неименованными (без фиксированной цены деления) отсчетными шкалами. Осн. недостатки таких В.: неудобство работы (необходимость вычислять положение равновесия, отсчитывая амплитуды отклонений стрелки при колебаниях коромысла), необходимость применения методов точного взвешивания для исключения погрешности из-за неравноплечности коромысла и учета погрешности гирь, низкая производительность (одно взвешивание за 3–6 мин) и др.

^{Табл. 1 — ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПИЧНЫХ ЛАБОРАТОРНЫХ ВЕСОВ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГРУППЫ}

^{Табл. 2 — ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПИЧНЫХ ОБЩЕЛАБОРАТОРНЫХ ВЕСОВ}

На смену простым В. пришли равноплечные В. с успокоителями (обычно воздушными), встроенными гирями и именованными проекц. шкалами (рис. 1). Они имеют, как и простые В., коромысло с одной опорной и двумя грузоприемными призмами, к которым посредством подушек и серег подвешены грузоприемные чашки (площадки), траверсы для встроенных миллиграммовых гирь (В. аналит. группы с комплектом гирь до полной нагрузки не получили распространения). Коромысло изготовлено из алюминиевого сплава или чугуна, призмы и подушки — из агата, корунда или высокотвердой стали. Для уменьшения износа и предупреждения поломок призм и подушек В. оборудуются арретиром, ограничивающим амплитуду колебаний коромысла, и изолиром, с помощью которого призмы отделяются от подушек. Применение встроенных гирь не только упрощает и ускоряет взвешивание, но и способствует повышению точности В., поскольку погрешности гирь вследствие их малости не учитываются. Спец. именованная шкала, изображение которой проецируется на матовый экран оптич. системой В., позволяет уменьшить угол отклонения коромысла, расширить ДНОП, повысить точность отсчета, используя нониус, и исключает необходимость в определении цены деления при взвешивании разных по массе тел. Эти В. производительнее простых равноплечных (одно взвешивание за 1–3 мин), однако и при работе на них часто приходится применять методы точного взвешивания и учитывать погрешности гирь из наборов.

_{Рис. 1. Равноплечиые трехпризменные лаб. весы аналит. группы: 1 — коромысло; 2 — успокоитель; 3 — рукоятки механизма наложения встроенных гирь с оцифрованными лимбами; 4 — экран с изображением проекц. шкалы; 5 — грузоприемная чашка; 6 — колонка; 7 — рукоятка арретира-изолира.}

Дальнейшее совершенствование гирных В. достигнуто благодаря переходу в нач. 60-х гг. от равноплечных В. к одноплечным, или одночашечным, двухпризменным (рис. 2), принцип действия которых был предложен Д. И. Менделеевым. На коромысле В. закреплены опорная и грузоприемная призмы. К последней, помимо чашки для взвешиваемого тела, подвешены траверсы с полным комплектом встроенных граммовых и миллиграммовых гирь, масса которых равна М_макс. Для уравновешивания коромысла с чашкой и гирями на его противоположном конце закреплен груз-противовес. При помещении на чашку взвешиваемого тела для уравновешивания коромысла с траверсы снимают гири, масса которых с точностью до половины ДНОП соответствует массе тела. В этих В. исключена погрешность из-за неравноплечности коромысла, не учитываются погрешности встроенных гирь, а тела разной массы взвешиваются при одной и той же нагрузке на коромысло, что повышает точность измерений. Для ускорения подбора гирь применяют предварительное (грубое) взвешивание посредством входящего, как правило, в комплект В. спец. устройства — рычага, расположенного под коромыслом и опирающегося на пружину (на рис. не показан). Продолжительность одного взвешивания на таких В. составляет ок. 60 с.

_{Рис. 2. Одноплечные двухприз-менные лаб. весы аналит. группы: 1 — коромысло; 2 — противовес; 3 — успокоитель; 4 — проекц. шкала; 5 — траверса; 6 — встроенные гири; 7 — серьга; 8 — грузоприемная чашка; 9, 10 — соотв. опорные и грузоприемные призмы и подушки; 11 — колонка; 12 — рукоятка арретира-изолира.}

В лучших моделях двухпризменных аналит. В. автоматизированы арретирование и разарретирование коромысла, обеспечивается плавное соприкосновение призм и подушек, предусмотрены возможность компенсации тарной нагрузки и дрейф (смещение) нуля в ДНОП по проекц. шкале. В микроаналит. В., кроме того, автоматизировано наложение — снятие встроенных гирь (что исключает необходимость в предварит. взвешивании) и имеется устройство, позволяющее выносить чашку из витрины В. для удобства наложения и удаления взвешиваемого тела; это устройство сблокировано с механизмом открывания и закрывания витрины. Повышение точности таких автоматизир. В. достигается уменьшением суммарной погрешности всех встроенных гирь до ±0,1 мг (аналит. В.) либо суммы гирь каждой декады, напр. 10–100 мг или 1–10 г, до ± 0,006 мг (микроаналит. В.), а также снижением при одноврем. расширении ДНОП. Продолжительность одного взвешивания на В. этих типов 20–30 с.

Развитие общелаб. В. в отличие от В. аналит. группы, действие которых основано только на компенсационном методе, связано с переходом в начале 60-х гг. на прямой метод измерений. Равноплечное коромысло в таких В. заменено двухпризменным рычагом с низким по отношению к точке опоры расположением центра тяжести — квадрантом (рис. 3), при отклонении которого от исходного положения равновесия под действием силы тяжести взвешиваемого тела возникает уравновешивающая сила. Прямой метод измерений позволяет увеличить ДНОП до 30% и даже до 50% от М_макс и использовать всего одну или две встроенные гири, которые накладываются и снимаются рукояткой, выведенной из кожуха В.

Повышению разрешающей способности квадрантных В. способствует применение проекц. шкалы и оптич. нониуса. Уменьшение влияния неточной установки В. по уровню достигается размещением объектива оптич. системы отсчетного устройства на вспомогат. рычаге-маятнике. Для сокращения продолжительности затухания колебаний коромысла и рычага на них закреплены экраны магн. успокоителя. Тарная нагрузка компенсируется пружиной (на рис. не показана), один конец которой связан со стойкой, несущей грузоприемную площадку, а другой — с основанием В.

_{Рис. 3. Квадрантные общелаб. весы: 1 — квадрант; 2 — груз-противовес; 3 — успокоитель; 4 — стойка; 5 — встроенная гиря; 6 — грузоприемная площадка; 7 — проекц. шкала; 8 — экран (пунктир-направление лучей света оптич, системы).}

Совр. этап развития лаб. В., отличающихся сравнительно небольшим быстродействием и значит. восприимчивостью к внеш. воздействиям, характеризуется возрастающим применением в них для создания уравновешивающей силы (момента) электрич. силовозбудителей с электронной системой автоматич. регулирования (САР), обеспечивающей возвращение измерит. части В. в исходное положение равновесия. САР электронных лаб. В. (рис. 4) включает датчик, напр., в виде дифференциального трансформатора; сердечник его закреплен на измерит. части и перемещается в смонтированной на основании В. катушке с двумя обмотками, выходное напряжение которых подается в электронный блок. Применяют также датчики в виде электронно-оптич. устройства с зеркалом на измерит. части, направляющим луч света на дифференциальный фотоэлемент, подсоединенный к электронному блоку. При отклонении измерит. части В. от исходного положения равновесия взаимное положение элементов датчика изменяется, и на выходе электронного блока появляется сигнал, содержащий информацию о направлении и величине отклонения. Этот сигнал усиливается и преобразуется электронным блоком в ток, который подается в катушку силовозбудителя, закрепленную на основании В. и взаимод. с постоянным магнитом на их измерит. части. Последняя благодаря возникающей противодействующей силе возвращается в исходное положение. Ток в катушке силовозбудителя измеряется цифровым микроамперметром, проградуированным в единицах массы. В электронных В. с верх. расположением грузоприемной чашки используется аналогичная схема автоматич. уравновешивания, но постоянный магнит силовозбудителя смонтирован на стержне, несущем чашку (электронно-безрычажные В.) или связан с этим стержнем рычагом (электронно-рычажные В.).

_{Рис. 4. Принципиальная схема электронных лаб. весов: 1 — датчик; 2 — сердечник; 3, 5 — соотв. катушки датчика и силовозбудителя; 4 — силовозбудитель; 6 — постоянный магнит; 7 — стержень; 8 — грузоприемная чашка; 9 — электронный блок; 10 — источник питания; 11 — цифровое отсчетное устройство.}

По сравнению с лаб. В. традиционных типов электронные В. характеризуются большими функциональными возможностями. Кроме того, эти В. обладают очень высокими метрологич. и эксплуатац. показателями благодаря применению в них микропроцессорных и вычислит. блоков. Последние либо встраивают в В. (блоки управления подготовкой В. к работе, контроля и диагностики неисправностей, автоматич. корректировки при изменении внеш. условий), либо подсоединяют к В. в виде спец. приставок по мере необходимости (блоки обработки, регистрации, вывода данных и управления работой при серийных типовых анализах, а также совместного управления В. и спец. камерами при исследованиях в изменяющихся по программе внеш. условиях).

Электронные В. автоматически подготавливаются к взвешиванию нажатием на кнопку или педаль управления. При этом на измерит. часть В. накладывается встроенная контрольная гиря. Если создаваемая ею нагрузка не соответствует показаниям В., автоматически вводятся поправки, учитывающие температуру воздуха, дрейф нуля, разницу значений соотв. в местах исходной градуировки и эксплуатации В., а также погрешности их установки по уровню. Подготовку В., которая продолжается всего неск. секунд, можно повторять в ходе работы, устраняя каждый раз влияние текущих изменений внеш. воздействий. Такая подготовка В., наряду с повышением быстродействия и точности измерений, способствует снижению требований к условиям применения В. (напр., диапазон рабочих температур в лучших моделях расширен до 10–40 °C).

Электронные В. с микропроцессорными и вычислит. блоками обладают большей, чем мех. В., устойчивостью к колебаниям основания. Микропроцессорное устройство многократно измеряет ток в катушке силовозбудителя и вычисляет осредненное значение массы, практически свободное от помех, вызываемых малыми колебаниями основания, а при больших колебаниях вырабатывает предупредительный сигнал. Оптим. время осреднения (обычно 1 −2 с) устанавливается лаборантом, а на лучших моделях рассчитывается и задается автоматически. В результате продолжительность взвешивания в ДНОП, равном, как правило, М_макс, на электронных аналит. и микроаналит. В. не превышает 3–5 с, а на общелабораторных 1–3 с.

Все электронные В. имеют аналоговый и цифровой выход со стандартными сигналами, что позволяет подключать их без спец. согласующих блоков (интерфейсов) к вычислительным и цифропечатающим устройствам, дисплеям, графопостроителям, контроллерам, служащим для автоматич. программного управления В. В память микропроцессорного блока, встроенного в В., заложены постоянные программы: подготовки к работе, проверки на функционирование, компенсации тарной нагрузки в ДНОП, диагностики причин отказов. Помимо этого, к В. может быть подключен блок программного управления и обработки данных с банком типовых программ (напр., для приготовления растворов заданных состава и суммарной массы, определения плотности и влажности образцов). Предусматривается также возможность быстрой установки на электронных В. камер для спец. исследований, подвески через отверстия в днище корпуса грузоприемных чашек в В. с их верх. расположением и т. п.

Мало изменились конструктивно и продолжают применяться для ультрамикроанализа крутильные В., а для предварит. взвешивания малых количеств образцов, технических и производственных анализов — торзионные ультрамикровесы.

В крутильноравноплечных ультрамикровесах (рис. 5) коромысло подвешено на горизонтальной кварцевой или металлич. нити-растяжке, которая натянута между двумя поворотными втулками и служит одновременно осью коромысла и упругим измерит. элементом. При определении массы или изменения ее значений в пределах ДНОП уравновешивающий момент создается закручиванием упругой нити, а показания В. считываются с лимбов, связанных с передней рукояткой. Для взвешивания тел, масса которых превышает ДНОП, используют миллиграммовые гири.

_{Рис. 5. Крутильноравноплечные лаб. весы: 1 — коромысло; 2 — нить-растяжка; 3, 4 — втулки; 5, 6 — рукоятки; 7 — проекц. шкала; 8 — экран; 9 — зеркало.}

Торзионные ультрамикровесы отличаются от крутильных тем, что коромысло закреплено на оси, опирающейся на прецизионные подшипники, а упругим измерит. элементом служит спиральная пружина. Эти В. выпускаются с М_макс, равным 20, 200 и 1000 мг, и имеют цену деления соотв. 0,05, 0,2 и 1 мг; погрешность определения массы и а не превышают цены деления.

Технологические весы. Служат составной частью оборудования разл. химико-технол. линий. Различают В.: общего назначения (платформенные, циферблатные, вагонные, автомобильные); специальные — дискретного (порционные В.) и непрерывного (конвейерные В.) действия; электронные весовые устройства; дозирующие устройства (см. дозаторы). Кроме того, в качестве технол. В. используют иногда лаб. В., напр. общелабораторные с верх. расположением грузоприемной площадки.

Порционные весы подразделяют на бестарные, расфасовочные и упаковочные. Бестарные В. (рис. 6) имеют обычно сдвоенное равноплечное коромысло, между параллельными частями которого подвешены на одном конце грузоприемный ковш, на другом — площадка для гирь. Жидкости поступают в ковш по трубопроводам; опорожнение ковша производится его опрокидыванием или через донный клапан. Сыпучие материалы подаются в ковш гравитационными, ленточными и др. питателями, которые имеют управляемые заслонки или задвижки для обеспечения соответствующего режима и полного прекращения подачи материала в ковш. Питатели включаются и выключаются автоматически. Включение их осуществляется, когда под действием момента силы тяжести гирь пустой ковш поднимается в верх. положение, либо по команде системы управления химико-технол. линией при использовании В. для расфасовки и упаковки материала. По мере заполнения ковша коромысло приближается к горизонтальному положению, при достижении которого питатель отключается и поступление материала в ковш прекращается.

_{Рис. 6. Автоматич. порционные весы: 1 — сдвоенное коромысло; 2 — ковш; 3 — гиредержатель; 4 — гравитац. питатель; 5 — заслонка; 6 — дно; 7 — запорный механизм; 8 — противовес.}

Для повышения точности взвешивания и обеспечения одновременно режима высокой производительности большинство порционных В. оборудуют двухрежимными питателями. При приближении коромысла вплотную к горизонтальному положению питатель автоматически переключается на режим досыпки материала. При этом погрешность взвешивания снижается из-за уменьшения динамич. воздействия на В. струи материала. Управление В., в т. ч. открывание дна или наклон ковша для его опорожнения, осуществляется рычажной системой, приводимой в действие моментом силы тяжести материала в ковше либо электромех. системой, которая включает дискретные или аналоговые датчики положения коромысла и исполнительные (обычно электропневматические) механизмы.

В химико-технол. линиях с программным управлением при необходимости частого изменения массы отвесов используют порционные В. с грузоприемным ковшом, подвешенным на системе рычагов, связанных с уравновешивающим квадрантным устройством, снабженным датчиками, которые взаимод. со стрелкой. Все шире применяют также В. с уравновешивающим устройством в виде спец. силоизмерителей (см. ниже). Масса порций материала на В. с дискретными датчиками задается их перестановкой, а на В. с аналоговыми датчиками или силоизмерителями — с помощью электрич. задатчика массы. Команда на включение питателя подается, когда стрелка В. находится на нулевой отметке, а команды на изменение режима и прекращение подачи материала — при прохождении стрелки мимо дискретных датчиков. На В. с аналоговым датчиком положения стрелки и на В. с силоизмерителями эти команды вырабатываются при равенстве выходных сигналов датчиков и задатчика.

При работе на В. для отвешивания сыпучих материалов в тару, напр. в мешки, последние закрепляются захватом на коромысле и служат ковшом "разового применения", в который материал отвешивается так же, как в обычный ковш. Коробки или тару для жидкостей устанавливают на грузоприемной платформе электронных В. (напр., по типу общелабораторных) или на платформе циферблатных В. с соответствующим М_макс. Последний для порционных В. составляет от долей грамма (напр., на технол. линиях для изготовления лек. препаратов в виде таблеток) до неск. тонн при производительности соотв. от десятков отвесов до одного отвеса в 1 мин; относит. погрешность 0,1–2,0%.

Порционные В. для взвешивания крупнокусковых материалов оборудованы спец. измерителем со счетчиком "перевесов", подсчитывающим их суммарную массу.

Конвейерные (ленточные) весы применяют гл. обр. для суммарного учета массовых сыпучих материалов (напр., колчедана), а также при загрузке такими материалами железнодорожных вагонов, автомашин и судов-сухогрузов. В., встроенные в ленточный транспортер (рис. 7), имеют чувствительную систему в виде рамы, на которой смонтированы роликоопоры для ленты транспортера. Нагрузка на уравновешивающее устройство определяется с помощью силоизмерителя в осн. с электрич. выходным сигналом, пропорциональным мгновенному значению погонной нагрузки на ленту (т. е. силе тяжести, создаваемой материалом на участке ленты, воздействующей на раму В., отнесенной к длине этого участка). Сигнал подается на вход электронного блока, к которому подсоединен также тахометр, приводимый во вращение лентой транспортера. В блоке смонтирована схема умножения сигналов уравновешивающего устройства и тахометра, выходной сигнал которой пропорционален массовому расходу, т. е. производительности транспортера. Сигнал поступает на стрелочный указатель производительности и далее на счетчик, показывающий количество материала, прошедшего через транспортер за определенное время. Эта информация м. б., кроме того, введена в ЭВМ или цифропечатающее устройство.

_{Рис. 7. Электромех. конвейерные весы: 1 — ленточный транспортер; 2 — рама грузоприемного устройства; 3, 5 — роликоопоры; 4 — тензорезисторный силоизмеритель; 6 — датчик тахометра; 7 — усилитель; 8 — электронный блок с цифровым индикатором.}

Для равномерного распределения материала, напр. при загрузке вагонов, применяют устройство, в котором транспортер целиком смонтирован на В. (конвейерные В. с собственным транспортером). Производительность разл. конвейерных В. составляет от неск. килограммов до сотен тонн; относит. погрешность 0,5–2,0%.

Электронные весовые устройства (рис. 8), встраиваемые непосредственно в технол. оборудование, состоят из одного или неск. силоизмерителей (датчиков) и электронного блока. В тензорезисторных датчиках деформации упругого измерит. элемента преобразуются в электрич. сигнал при помощи тензорезисторов с металлич. (проволочной или фольговой) решеткой из спец. сплава или в виде полосок из полупроводникового материала. Тензорезисторы приклеены или приварены к упругим элементам так, что деформируются вместе с ними. При этом электрич. сопротивление тензорезисторов с металлич. решеткой изменяется на 2–3%, а полупроводниковых — на 100% и более. Предельные нагрузки составляют от долей килограмма до 100 т и более, относит. погрешность 0,02–1% от предельной нагрузки.

_{Рис. 8. Электронное весовое устройство: 1 — взвешиваемая емкость; 2 — силоизмерители; 3 — усилитель; 4 — электронный блок с цифровым индикатором.}

Магнитоупругие (магнитострикционные) силоизмерители — трансформаторы с перекрещивающимися обмотками, проходящими через отверстия сердечника. Последний изготовлен из материала, магн. свойства которого изменяются при воздействии мех. нагрузки, что вызывает изменение напряжения, наводимого во вторичной обмотке при питании первичной переменным напряжением от стабилизиров. источника. Предельные нагрузки находятся в пределах от десятков килограммов до неск. сотен тонн, относит. погрешность 0,5–2% от предельной нагрузки.

Вибрац. силоизмерители основаны на изменении собственной частоты колебаний упругого элемента струны или стержня при изменении приложенной к ним нагрузки. Для повышения точности определяется изменение собственной частоты рабочего элемента по отношению к контрольному, на который воздействует неизменная нагрузка, напр. встроенная гиря. Виброструнные силоизмерит. элементы выпускают для предельных нагрузок от одного до неск. десятков килограммов, а вибростержневые — от неск. килограммов до десятков тонн; относит. погрешность 0,01–0,2% от предельной нагрузки.

Силоизмерители встраивают в В. и технол. оборудование в качестве опор или подвесок, поддерживающих грузоприемное устройство. Для исключения погрешностей, вызываемых неосевым приложением нагрузки, перекосами и т. п., используют т. наз. узлы встройки (привязки), обеспечивающие самоустановку силоизмерителей вдоль линии действия сил. Электронный блок суммирует сигналы силоизмерителей (когда грузоприемное устройство имеет неск. опор), вводит поправки на влияние окружающей среды, при необходимости преобразования сигналов в управляющие команды сравнивает измеряемую нагрузку с заданной. Помимо вывода информации на отсчетное устройство предусматривается, как правило, возможность подсоединения электронного блока к внеш. устройствам представления и регистрации информации и к ЭВМ.

^{Лит. см. при ст. взвешивание.}

_{С. С. Щедровицкий, Ю. М. Сергиенко}