Первый в мире компаратор массы с дискретой 10 нанограмм

С точки зрения метрологии определение массы образца в 0,5 микрограмм — это только часть задачи, так как точность измерения также определяется систематической погрешностью весов, которая возникает из-за возможных изменений их чувствительности. Фактически, в настоящее время для корректной работы весов внутренняя калибровка является обязательной, однако, проверка правильности ее работы должна основываться на массе, используемой для калибровки гири.

ГОСТ OIML R 111-1-2009 определяет максимально допустимые погрешности гирь, давая максимальную расширенную неопределенность определения массы гири (пункт 5.2. ГОСТ OIML R 111-1-2009). Для гирь массы 20 мг÷1 мг максимальная погрешность определения их массы составляет ±0,003 мг при неопределенности 0,001 мг. При контроле массы таких гирь можно использовать ультрамикровесы или компараторы масс с дискретностью d=0,1 мкг. Однако, воспроизводимость весов/масс-компараторов, в зависимости от типа, составляет 0,15÷0,5 мкг, ввиду чего появляется необходимость использования весов/масс-компараторов считываемость которых меньше, а повторяемость значительно выше.

Необходимо помнить, что точность и стабильность измерений весов/масс-компараторов зависит от условий, при которых происходит взвешивание: температура, влажность, вибрации.

Одним из ключевых конструктивных элементов компаратора массы является электромагнитный привод с катушкой. Ввиду своей конструкции и расположения в механической системе змеевик очень чувствителен к изменениям относительной влажности. Учитывая это, масс-компаратор NANO.AK-4.500.5Y поставляется с инновационной катушкой (рисунок 3) и крышкой, что позволяет существенно ограничить сорбцию и десорбцию влаги. Точный состав материала, из которого изготовлен магнит, остается секретом производителя.

Масс-компаратор NANO.AK- 4.500.5Y отвечает требования стабильности магнитного поля в условиях переменной температуры. Данная особенность очень важна, ввиду того, что если сила магнита резко изменится, при повышении или понижении температуры, то это изменит результат измерения массы образца. В процессе тестирования NANO-AK-4.500.5Y было выявлено, что данный масс-компаратор обеспечивает постоянную точность в серии измерений с незначительной изменчивостью, которая, вероятно, была вызвана факторами окружающей среды. Дисперсия результатов стандартного отклонения для всех серий сличения (компарирования) по методу АВВА показана на рисунке.

  
Стандартное отклонение, являющееся мерой точности серии измерений, примерно в 4 раза меньше у компаратора NANO.AK-4.500.5Y. Точность обоих компараторов массы была проверена в одно и то же время и в одних и тех же условиях в автоматическом цикле. 

Таким образом, можно сделать вывод, что единственным существенным фактором, повлиявшим на результат сравнения, была иная механическая конструкция компаратора NANO.AK-4.500.5Y (инженерная инновация). 

Для определения разницы между эталоном массы и тестируемым образцом, требуется высокая стабильность весового устройства. Благодаря оптимизации конструкции компаратора NANO.AK-4.500.5Y масса испытуемого образца может быть определена с меньшей неопределенностью.

Компаратор NANO.AK-4.500.5Y также возможно применить и в других областях, например, в автомобильной промышленности. В этом случае тестирование связано с определением твердых частиц, выделяемых двигателями, путем дифференциального измерения массы фильтра. Как известно, стандарты количества выбросов выхлопных газов становятся все более строгими, поэтому количество выбрасываемых твердых частиц снижается. Это, в свою очередь, требуется использования все более точного измерительного оборудования, и лучше всего автоматического (для исключения человеческого фактора).