waga

waga

[niem.],

techn. przyrząd pomiarowy do wyznaczania masy ciała (ładunku) przez wykorzystanie działania na to ciało siły grawitacji.

Obecnie w. dźwigniowo-elektroniczne (hybrydowe) i elektroniczne prawie całkowicie zastąpiły mech. (dźwigowe, sprężynowe, hydrauliczne).

Wśród w. mechanicznych najbardziej rozpowszechnionymi są w. dźwigniowe, w których doprowadza się do równowagi między momentami: ciężaru ciała o mierzonej masie i ciężaru odważników o znanej masie. Równowagę w. dźwigniowej opisuje zależność: mg l (1 – ρ_p/ρ) = m_ogl_o(1 – ρ_p/ρ_o), gdzie g — przyspieszenie ziemskie miejscowe, ρ, ρ_p, ρ_o — gęstości odpowiednio ciała o mierzonej masie, powietrza otaczającego i odważników, m, m_o — masa odpowiednio ciała ważonego i odważników, l, l_o — długości ramion dźwigni; stąd: m = m_o(l_o/l) ≈ m_o(l_o/l)[1 + (ρ_p/ρ – ρ_p/ρ_o)]. Wyraz l_o/l nosi nazwę przełożenia dźwigni; wyraz w nawiasie kwadratowym uwzględnia wpływ wyporu powietrza i jest bliski 1 (bierze się go pod uwagę przy pomiarach wysokiej dokładności). Zależnie od wartości przełożenia l_o/l rozróżnia się: w. równoramienne, w których l_o/l = 1 (w praktyce bliskie 1), a zatem m = m_o; w. nierównoramienne, w których najczęściej przełożenie l_o/l ≫ 1 (np. 10 w w. dziesiętnych) i wtedy m_o ≪ m, co ułatwia ważenie dużych mas; w. przesuwnikowe (jednoszalkowe), w których ramię l_o jest zastąpione listwą przesuwnikową (lub listwami) z podziałką, wzdłuż której przesuwa się obciążnik (odważnik); m_o = const, l_o jest zmienne (np. popularne w. osobowe, wozowe, samochodowe). Do w. dźwigniowych zalicza się również w. uchylne, wyposażone w mechanizm uchylny, którego podstawowym elementem jest obciążnik lub element sprężysty umieszczony tak, aby jego moment względem osi obrotu umożliwiał osiągnięcie zrównoważenia dźwigni w pozycji wychylonej, zależnej od masy ważonej w całym zakresie pomiarowym w. lub (w w. odważnikowo-uchylnych) tylko w niewielkim zakresie odpowiadającym masie najmniejszego zalecanego odważnika. W w. sprężynowych ciężar ciała ważonego powoduje odkształcenie odpowiednio uformowanego elementu sprężystego (np. sprężyna czy drut, ulegające skręceniu).

Zastosowanie w. elektronicznych i w. hybrydowych wiąże się z wykorzystaniem sygnałów cyfrowych oraz oprogramowania do automatyzacji i komputeryzacji pomiarów; właściwości techn. i metrologiczne w. elektronicznych i hybrydowych pozwalają na ich stosowanie do ważenia ładunków o masie od 10^–10 kg do 10⁶ kg, pomiarów o różnej dokładności (w. od klasy dokładności specjalnej do zwykłej), przy oddziaływaniu różnych czynników wpływających na wynik (np. temperatury, wilgotności) i zakłóceń elektr. i elektromagnetycznych. W. elektroniczna z urządzeniami peryferyjnymi (np. komputer PC, drukarka, dodatkowy wyświetlacz, pamięć do archiwizacji danych) wbudowanymi w w. lub połączonymi z nią poprzez interfejs jest złożona z podzespołów wykonujących określone funkcje: zespół przyjmowania ładunku, przetwornik siły ciężkości ładunku w proporcjonalny do niej sygnał elektr., zespół przetwarzania z wyświetlaczem (miernik w.), urządzenie pomiarowe mierzące sygnał elektr. z przetwornika pomiarowego i wyświetlające wynik ważenia w jednostkach masy; urządzenia peryferyjne, które powtarzają lub poddają dalszej obróbce wyniki ważenia.

W. podlegają prawnej kontroli metrologicznej, powinny spełniać wymagania zawarte w przepisach metrologicznych i normach opracowanych na podstawie zaleceń międzynar. OIML (Międzynar. Organizacji Metrologii Prawnej). Ze względu na sposób wykonania czynności związanych z ważeniem, a przede wszystkim: wprowadzania ciała ważonego na w., równoważenia, rejestracji wyniku ważenia, zdejmowania z w. ciała ważonego, rozróżnia się: w. nieautomatyczne, w których wszystkie te czynności są wykonywane przez operatora, i w. automatyczne, w których są one wykonywane samoczynnie, wg ustalonego programu.

W. bywają przystosowane do pomiarów określonych wielkości innych niż masa, np. siły, ciężaru (dynamometry wagowe), gęstości cieczy i ciał stałych (waga Westphala–Mohra).

W. posługiwano się już w starożytności, prawdopodobnie kilkanaście tysięcy lat p.n.e. Pierwsze w. dźwigniowe dwuszalkowe zaczęto stosować w Egipcie i Mezopotamii ok. 5000–3000 lat p.n.e., później w Grecji i Rzymie (III–II w. p.n.e.). W. przesuwnikowe jednoszalkowe, tzw. bezmiany, konstruowano w Grecji i Rzymie w I w. p.n.e.; były przeznaczone do ważenia dużych mas (np. wozów). Stosowany do dziś system ważenia na w. dziesiętnych został oprac. 1821–22 przez niem. mechanika A. Quintenza. W latach 70. XX w., wraz z rozwojem elektronicznej techniki pomiarowej, rozpoczęła się masowa produkcja w. elektronicznych i dźwigniowo-elektronicznych.