Fizikai hatások

Ha a kijelző nem stabil, a kijelzett tömeg lassan vátozik, eltolódik az egyik irányba, vagy egyszerűen hibás értékek jelennek meg, akkor a háttérben gyakran nem kívánt fizikai hatások állnak. A következőkben bővebben tájékoztatunk ezekről a hatásokról, és bemutatjuk, hogyan lehet őket korrigálni.

A leggyakoribb okok:

  • A mért minta hatásai/tulajdonságai
  • A környezet hatásai a mérlegre
  • A mért minta nedvesség felvétele/vesztése
  • Elektrosztatikusan töltött minták vagy mérőedények
  • Mágneses minták vagy mérőedények
Tartalomjegyzék
Minimalizálja a mérési kockázatot!

Minimize your weighing risk!Növelje mérési folyamatai elleno"rzését és legyen költségtakarékos!

Hőmérséklet

temperature_problem.jpgProbléma.

A mért minta kijelzett tömege lassan változik, eltolódik az egyik irányba.

Lehetséges okok

A mérleg nem volt elegendő ideig bekapcsolva a mérés előtt, így nem vette fel a működési hőmérsékletet.

Hőmérséklet különbség van a minta és a környezet között, mely légáramlásokat okoz a mérőedény körül. A mérőedény oldalánál áramló levegő felfelé vagy lefelé ható erőt hoz létre, mely befolyásolja a mérési eredményt.

Ezt a hatást dinamikus felhajtóerőnek nevezzük. A hatás addig nem múlik el, amíg a minta és a környezet hőmérséklete között különbség lesz. Ez a jelenség problémákhoz vezethet, különösen differenciális méréseknél, melyeket fél-mikro-, mikro-, és ultra-mikro mérlegekkel végeznek

Példa

temperature_example.jpgTesztelheti a dinamikus felhajtóerőt a következő kísérlettel: Mérjen le egy kúp alakú vagy ahhoz hasonló lombikot és jegyezze fel a kapott értéket. Tartsa a lombikot egy percig a kezében, majd ismételje meg a mérést. A lombik magasabb hőmérséklete és a létrejött hőmérsékleti grádiens miatt a lombik könnyebbnek tűnik.

(A kézen lévő izzadtság ez esetben nem játszik szerepet, különben a minta nehezebbé vált volna.)

Korrekciós lehetőségek

  • Soha ne mérjen mintát közvetlenül azután, hogy azt kivették a szárítóból vagy fagyasztóból
  • Akklimatizálja a mintát a laboratórium vagy a mérőkamra hőmérsékletéhez
  • Csipesszel érjen a mintatartókhoz
  • Soha ne tegye a kezét a mérőkamrába
  • Válasszon kis felületű mérőedényeket

Párafelvétel/párolgás

Probléma

moisture_problem.jpg A mért minta kijelzett tömege mindig egy irányba halad.

Lehetséges okok

Illékony anyagok tömegvesztesége (pl; vízpárolgás) vagy nedvességmegkötő anyagok tömegnövekedése a mérés közben. (nedvességfelvétel a levegőből)

Példa

Alkohol vagy kovasav segítségével lehet reprodukálni ezt a hatást.

moisture_measures.jpg Korrekciós lehetőségek

Használjon tiszta és száraz mérőeredményeket, és a mérőfelületet ne érje kosz vagy víz. Használjon szűk nyakú mérőedényeket és állványt, valamint fedőket. Ne használjon parafa vagy karton kiegészítőket a kerek alapú lombikokhoz, mivel mindkét anyag jelentős mennyiségű vizet veszíthet, vagy vehet fel. A fém háromszögű állványok és az Excellence, valamint az Excellence plus készülékekhez való „ErgoClip”-ek semlegesek ebből a szempontból.

A nagyobb nyílással rendelkező mérőedények esetén megnő a párolgásból vagy lecsapódásból eredő hibák kockázata.

Elektrosztatikusság

electrostatics_measures.jpgProbléma

Minden mérés egymástól eltérő eredményt mutat, a kijelzett érték bizonytalan. Az ismétlőképesség rossz.

Lehetséges okok

A mérőedény vagy a minta elektrosztatikusan töltötté vált.

Az alacsony elektromos vezetőképességgel rendelkező anyagok – mint az üveg, a műanyag, a porok vagy granulátumok – egyáltalán nem, vagy csak nagyon lassan (hosszú órák alatt) képesek leadni az elektrosztatikus töltést. A töltöttség elsősorban úgy jöhet létre, hogy a mérőedények vagy minták szállításuk vagy kezelésük során dörzsölődnek, felrázódnak. A száraz levegő – melynek 40% alatti a relatív páratartalma – növeli ezt a veszélyt.

A mérési hibák azon elektrosztatikus erőkön keresztül lépnek fel, melyek a mérési minta és a környezet között hatnak. Az elektrosztatikus töltöttséget érzékelik a mikro-, fél-mikro-, és analitikai mérlegek, ami a már ismertetett mérési hibákhoz vezet.

Példa

Egy tiszta, üvegből vagy műanyagból készült mérőedény, melyet letörölgettek egy gyapjú ronggyal, tisztán mutatja ezt a hatást.

Korrekciós lehetőségek

  • ergoclip_basket.jpgNövelje az atmoszférikus nedvességet. Az elektrosztatikus töltés főleg télen probléma a fűtött szobákban. Légkondicionált szobákban segíthet, ha úgy állítjuk be a készüléket, hogy a páratartalom 45-60%-os legyen.
  • Árnyékolja le az elektrosztatikus erőket. Helyezze a mérőedényt fémből készült tárolóba.
  • Használjon másfajta mérőedényeket. A műanyag és üveg edények hamar töltődnek, így nem megfelelőek a célnak. A fém jobb anyag.
  • Használjon antisztatizáló eszközöket. A kereskedelmi forgalomban kapható eszközök nem minden esetben megfelelőek. 
  • Use external or internal antistatic kits from METTLER TOLEDO.

Megjegyzés: A mérleg – ennélfogva a mérőfelület is – mindig földelve kell, hogy legyen. A METTLER TOLEDO mérlegei mindig földelt csatlakozóval rendelkeznek.

attention.gif TIPP: Az “ErgoClip Basket” edény tartóval kiválóan kiküszöbölhetjük az elektrosztatikusságból adódó problémákat, hatékonyan lép fel a fent említett problémák ellen.

Mágnesesség

magnetism.jpgProbléma

A minta súlya függ attól, hogy a mérőfelület mely pontjára helyezzük el. Az ismétlőképesség gyenge, azonban a kijelző stabil.

Lehetséges okok

Mágneses anyagot mér. A mágneses és mágnesezhető tárgyak között mágneses erőhatások lépnek fel, melyek befolyásolják a mérés eredményét.
 
Minden vasból (acélból), nikkelből és kobaltból készült tárgy mágnesezhető, vagy kölcsönhatásba lép mágneses térrel.

Korrekciós lehetőségek

ergoclip_flask.jpgHa lehetséges, szüntesse meg a mágnesességet úgy, hogy mintát MU Metal filmből készült mérőedénybe helyezi. Mivel a mágneses erő a távolság növekedésével csökken, az is segíthet, ha minta távolabb kerül a mérőfelülettől, nem mágneses illetve nem mágnesezhető edénnyel, tartóval (pl; főzőpohár, alumínium állvány). Kampó vagy akasztó segítségével is elérhető ugyanez a hatás.

Ahol csak lehetséges, a METTLER TOLEDO nem-mágneses anyagokat használ, hogy a fenti hatásokat minimumra csökkentse.
attention.gifTIPP: Közepes és nagyméretű mágnesek méréséhez javasoljuk az „MPS” mérőfelületet. (Magnetic Protection System – Mágnesesség Elleni Védőrendszer).

Analitikai mérlegekhez használjon háromszög alakú állványt, mely megnöveli a mágnesek és a mérőfelület közötti távolságot. Az Excellence és Excellence Plus mérlegekhez használja a speciális „ErgoClip”-eket erre a célra.
 
“ErgoClip Flask” táraedény tartó az Excellence és Excellence Plus kategória készülékeihez.

Statikus felhajtóerő

Hatás

buoyancy.jpgUgyanaz a minta levegőben ill; vákuumban mérve más értéket mutat.

Ok

„Minden folyadékba vagy gázba merülő testre felhajtóerő hat, amelynek nagysága egyenlő a test által kiszorított folyadék vagy gáz súlyával.”(Arkhimédész törvénye). Ez a törvény magyarázza meg, miért nem süllyednek el a hajók, miért emelkedik fel a hőlégballon vagy éppen azt, hogy miért van hatással egy mért mintára az atmoszférikus nyomás.

A mintánkat körülvevő közeg levegő. A levegő sűrűsége körülbelül 1.3 kg/m³ (hőmérséklettől és az atmoszférikus nyomástól függően). A mért mintára ható felhajtóerő által okozott látszólagos tömegveszteség tehát 1.3 kg/m3 a térfogatához mérten.

Példa

Ha egy 100 g-os kalibráló súlyt egy főzőpohárba téve ráhelyezünk egy karos mérleg egyik serpenyőjébe, majd a másik oldali serpenyőbe vizet öntünk míg egyensúly nem alakul ki, akkor a két mért minta – levegőn mérve - egyforma súlyú lesz.

Ha ezt követően a karos mérleget búra alá helyezzük és vákuumot generálunk benne, a mérleg a a vízzel teli oldara fog elbillenni, mivel a víz – nagyobb térfogatának köszönhetően – több levegőt szorít ki, tehát nagyobb felhajtóerővel bír. Ennélfogva, a vákuumban, több, mint 100g víz van a jobb oldalon.

data1.gif


buoyancy_example.jpgKorrekciós lehetőségek

A mérleg érzékenységének beállítása 8.0 g/ cm3 sűrűségű referencia súly segítségével történik.  Különböző sűrűségű minták mérésekor felhajtó-erő  hiba léphet fel. Különösen nagy pontosságú méréseknél, a kijelzett értéket korrigálni kell, a sűrűségnek megfelelően. Különböző napokon történő méréseknél (differenciális mérések, összehasonlító mérések) ellenőrizni kell az atmoszférikus nyomást, az atmoszférikus páratartalmat és hőmérsékletet. A felhajtó erő korrekciót a következők szerint kell korrigálni:

A mért minta tömegének meghatározása:

formula1.gif


  1. Levegő sűrűségének kiszámítása

    expl1.gif
    buoyancy_measures.jpg
  2. A mért minta tömegének meghatározása (felhajtó erő korrekció) formula2.gif


    expl2.gif


Példa

Példa
Kijelzett érték 200.000 g
Atmoszférikus nyomás 1018 hPa
Relatív atmoszférikus páratartalom 70 %
Hőmérséklet 20 °C
A minta sűrűsége 2600 kg/m³

formula3.gif

Gravitáció

gravitation.jpgHatás

A mért értékek a mérési magasság változásával eltérőek lesznek; pl. a kijelzett érték más lesz, ha ugyanazt a merest 10 m-el feljebb végezzük el.  (pl; először egy épület első emeletén, majd a negyediken)

Ok

Egy test tömegének meghatározásához a mérleg a test súlya által kifejtett erőt használja; azaz a vozás erejét (gravitációs erő) a Föld és mért minta között. Ez az erő elsősorban a mérés helyétől és annak tengerszint feletti magasságától függ.(távolság a Föld középpontjától)

gravitation1.jpgA következő érvényes:

  1. Minél távolabb van egy test a föld középpontjától, annál kisebb gravitációs erő hat rá. Az erőhatás csökken a magasság négyzetével. 
    formula4.gif
  2. Minél közelebb van a mérés helye az Egyenlítőhöz, annál nagyobb a centrifugális erő – a Föld forgásának köszönhetően. A centrifugális erő szemben áll a vonzás erejével (gravitáció). A Sarkok vannak legmesszebb az Egyenlítőtől és legközelebb a Föld középpontjához. A tömegre ható erők következésképpen a Sarkokon a legerősebbek.

Példa

Egy 200g-os súly esetében mely pontosan 200.00000 g-ot mutat az első emeleten, a következő eredményt kapjuk, ha a mérést 10 m-el magasabban végezzük el :

formula5.gif

Korrekciós lehetőségek

vízszintezze és pontosítsa újra a mérleget minden egyes alkalommal, ha elmozdítja, vagy először használja.

attention.gif TIPP: A beépített “FACT” –el (Teljesen Automata Kalibráló Funkció) rendelkező mérlegek ezeket a beállításokat maguktól elvégzik. A METTLER TOLEDO Excellence és Excellence Plus mérlegei rendelkeznek „FACT”-el.