کالیبراسیون جرم

هرچند در فیزیک مقدار مقاومت یا مقدار اینرسی هر ماده در برابر نیروی وارد بر آن را جرم ماده می‌گویند ولی در کاربردهای صنعتی مقدار ماده هر جسمی را جرم آن ماده می‌گویند . جرم اجسام با وسیله توزین و وزنه اندازه گیری می‌شود . رعایت موارد مؤثر در توزین صحیح ، روش‌های اندازه گیری، مفاهیم مرتبط با جرم که رعایت آنها در اندازه گیری صحیح جرم ضروری است باید در نظر گرفته شود .

نکات مهم در عملیات توزین:

وسیله توزین در هنگام کار باید به گونه‌ای در محل توزین مستقر شده باشد که محیط اطراف کمترین اثر را بروی عملیات توزین داشته باشد. در زیر شرایط مورد نیاز برای بهره برداری صحیح از وسیله در هنگام توزین یادآوری می شود :

1-     وسیله توزین نباید در معرض جریان هوایی که از هواساز ، دستگاه تهویه ، درهای باز به وجود می‌آید ، قرار داشته باشد .
2-     وسیله توزین نباید در معرض ارتعاش قرار داشته باشد.
3-     وسیله توزین نباید در معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار داشته باشد.
4-     وسیله توزین نباید در معرض رفت و آمد افراد باشد.
5-     وسیله توزین باید بر روی سکو یانیروی تراز شده قرار داشته باشد.

روش‌های اندازه گیری جرم:

– اندازه گیری جرم به روش خواندن مستقیم

–در این روش فرض می‌کنیم قبل از گذاشتن برروی وسیله توزین، مقدار نمایشی آن به جای صفر، Z1باشد،  بار را بر روی دستگاه گذاشته و مقدار آن خوانده می‌شود. وسیله توزین مقدار miرا برای بار تحت اندازه گیری نشان می‌دهد. اگر پس از برداشتن بار از روی وسیله، مقدار آن به جای صفر برابر با z2نشان داده شود، مقدار نهایی جرم تحت اندازه گیری از رابطه زیر به دست می‌آید:وقتی که درستی زیادی از اندازه گیری نیاز نباشد، این روش اندازه گیری مناسب خواهد بود.

–  اندازه گیری جرم به روش تفاضلی

– این روش در توزین های با درستی کم در عملیات شیمی آنالیتیک در موقعیت‌های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش ظرفی به جرم m1به روی کفه ترازو قرار داده می‌شود. سپس ماده تحت اندازه گیری به ظرف اضافه می‌شود. عدد نمایشی داده شده توسط ترازو خوانده شده و مقدار m2به دست می‌آید . اختلاف بین این دو مقدار به عنوان مقدار جرم ماده مورد نظر محاسبه می‌شود. سپس جرم ماده تحت اندازه گیری از رابطه زیر به دست می‌آید : انجام عملیات صفر کردن دستگاه توزین هنگامی که ظرف خالی بر روی آن است، معادل اندازه گیری به روش تفاضلی است. در این حالت مقدار جرم ظرف صفر است.

– اندازه گیری جرم به روش جانشینی

– در این روش برای تعیین مقدار جرم جسمی از وسیله توزین همراه با وزنه استفاده می‌شود. به دلیل استفاده از وزنه، از این روش کمتر برای توزین‌های عادی استفاده می‌شود بلکه بیشتر برای کالیبره کردن وزنه ها به کار برده می‌شود. در این روش وزنه به کار رفته باید کالیبره شده باشد تا مورد استفاده قرار گیرد ولی در این روش کالیبره بودن وسیله توزین الزامی نیست.
این روش برای تعیین مقدار جرم ماده ای روش خیلی دقیقی محسوب می‌شود.
روش جانشینی سه حالت دارد:

حالت اول   ترتیب   ABBA

حالت دوم   ترتیب  ABA

حالت سوم      AB1………..BnA

عوامل موثر در کالیبراسیون جرم و اندازه گیری آن

از عوامل تاثیرگذار بر اندازه‌گیری جرم می توان به
1⃣ ویژگی های اندازه شناختی خود ترازو مانند پایداری و تکرارپذیری و…
2⃣ پایداری دمای محیط
3⃣ لرزش ( محیط کار و میز )
4⃣ آشفتگی هوا
5⃣ مغناطش

اشاره کرد با در نظر گرفتن ملاحظاتی می توان تاثیر آنها را کاهش داد البته نباید از تصحیح نیروی شناوری نیز در این مورد غافل شد . برای اطمینان از اینکه جرم قراردادی درست گزارش می شود خطای نیروی شناوری که وابسته به چگالی هوا می باشد ( خود چگالی وابسته به دما و رطوبت و فشار ) محاسبه و اعمال گردد .

(m × ( 1 – Pa / Pm

برخی عوامل تاثیرگذار بر کالیبراسیون یا اندازه‌گیری جرم قابل شناسایی نیست و برخی از عوامل نیز بنا به EA 40/ 2 چون از تفکیک‌پذیری ترازو کوچکتر است قابل صرفنظر کردن می باشد البته در برخی از ترازو ها و یا کمپراتور های جرم به علت تفکیک‌پذیری بالا این عوامل ممکن است تاثیر گذار باشد.

اثر پایداری دما در کالیبراسیون جرم

تغييرات دمایی ( عدم پایداری دما ) در محیط اندازه‌گیری جرم که ناشی از عوامل چون تابش مستقیم نور خورشید به ترازو و یا نزدیک بودن ترازو به سیستم گرمایش یا سرمایش می باشد از عوامل موثر بر اندازه گیری است بنا به توصیه سازنده و یا استاندارد ها تغییرات دمایی مشخص می شود.

اثر لرزش در کالیبراسیون جرم

تاثیر گذاری لرزش در ترازو ها با تفکیک‌پذیری بالا خود را بیشتر نشان می دهد به خصوص در زمان پایداری و خوانش قابل اطمینان مقدار جرم صحیح . طبق راهنماهای موجود استفاده از میز سنگی و متصل به زمین ( حداقل دو تکیه گاه به دیوار و یا یکپارچه متصل به زمین ) برای کاهش تاثیرگذاری لرزش و همچنین نبود آزمایشگاه جرم در طبقات فوقانی توصیه شده است.

اثر هوا در کالیبراسیون جرم

آشفتگی هوا به طور خاص 1.2 کیلوگرم بر متر مکعب نیرو به سطح اعمال می کند که این بر روی پن ترازو اثرگذار بوده و در نتیجه بر اندازه‌گیری موثر خواهد بود و باعث ناپایداری در خوانش مقدار صحیح خواهد شد که این عامل با طراحی محفظه های بر روی ترازو و یا کابین های ویژه به حداقل می رسد. توصیه شده که ترازو نباید در جریان مستقیم هوا باشد مانند پنجره باز یا دری که در حال باز و بسته شدن است یا جریان هوای حاصل از سیستم های تهویه در ترازو های بسیار حساس استفاده از ستون جریان هوا برای جلوگیری از اثر دمایی بدن کاربر نیز توصیه شده است.

اثر مغناطش در کالیبراسیون جرم

منابع ساطع کننده میدان مغناطیسی می توانند بر عملکرد ترازو ها اثر بگذارد توصیه شده که تجهیزات توزین در نزدیکی میدان مغناطیسی و الکترومغناطیس قرار نداشته باشند مانند موبایل یا تجهیزات ارتباطی حتی مغناطش برخی فلزات و حتی وزنه ها در عملکرد ترازو های فوق حساس ممکن است موثر باشد.