Laboratoriovaaoista – hyvä tietää

Precisa-laboratoriovaaka_SwissMade

Laboratoriovaaka

Punnitus on yksi maailman vanhimpia ja yleisimpiä mittausmenettelyjä ja yksi perusmittauksista. Laboratoriovaaka on yleisnimike laboratorioissa laadunvalvonnan ja tutkimuksen tyypillisesti käyttämille tarkkuusvaaka- ja analyysivaakatyypeille.
Laboratoriovaaka ja tarkkuusvaaka -nimikkeet kattavat OIML-luokat OIML-II ja OIML-I, siis analyysivaakatyypit ja tarkkuusvaakatyypit, joiden lukeman askelarvo [d] on alueella 1 g … 0,000 1 mg (1 mg = 0,001 g).

Laboratoriovaakaluokat OIML-I ja -II:

  • ultramikrovaaka (d= 0,000 000 1 g)
  • mikrovaaka (d= 0,000 001 g)
  • puolimikrovaaka (d= 0,000 01 g)
  • analyysivaaka (d= 0,000 1 g)
  • tarkkuusvaaka (yläkuppivaa’at) (d= 1 g … 0,001 g)
  • kosteusanalysaattori , d=0,001g / 0,0001 g (tulos 0,01% – 0,001%)

Laboratoriovaa’an
tulee olla tehtäväänsä sopiva niin tarkkuuden, stabiilisuuden kuin luotettavuudenkin suhteen. Vaa’an stabiilisuudella (lukeman ryömimättömyys ajan suhteen) sekä vaa’an toistokyvyllä on suuri käytännön merkitys muun muassa siksi, että samaa näytettä saatetaan punnita sen eri käsittelyvaiheissa useita kertoja päivän kuluessa.
Hyvältä ja laadukkaalta laboratoriovaa’alta edellytetäänkin erinomaista luotettavuutta, sillä jokainen punnituskerta kasvattaa kyseisen mittaussarjan kokonaismittausepävarmuutta.
Yksi osoitus vaa’an laadukkuudesta on vaakatyypin CE-OIML-tyyppihyväksyntä, minkä tunnistaa vaa’an näytön yhteydessä olevasta ”e”-merkinnästä ja tyyppikilvessä olevasta tyyppihyväksyntänumerosta.
Yksikään virhetyyppi (viritystaso, epälineaarisuus, epäkeskeisyysvirhe) ei saa ylittää e-virherajoja, ”e:n mukaisilla” askel/kuormausalueilla (taulukko alla esimerkkeineen)!

Laadukkaimmat vaa’at valmistetaan korkean teknologian maissa, kuten esimerkiksi Sveitsissä.

Kuinka arvioida vaa’an ”tarkkuus” teknisiä tietoja apuna käyttäen

Mittalaitteen näyttämään (lukemaan) liittyy kiinteästi aina mittausepävarmuus .
Mittaustulos = Lukema näytössä + punnituksen mittausepävarmuus.
Vaa’an tarkkuus ei siis suinkaan ole yhtä kuin lukeman askelarvo [d].
Mittaustarkkuutta tulisikin siksi tarkastella juuri mittausepävarmuuden näkökulmasta.
Mittaustarkkuuteen/epätarkkuuteen vaikuttaa usea osatekijä, jolloin mittausepävarmuus kuvaakin parhaiten punnituslukeman tarkkuutta.

Punnituslukeman mittausepävarmuuteen vaikuttavat vaa’an osalta muun muassa:

  • Luettavuus [d]
    Näytön askelarvon pyöristysvirhe, standardiepävarmuus = d / [√6] = ~ 0,4 d
  • Epäkeskeisyysvirhe [ex].
    Kalibroinnista saatava mittaustulos, standardiepävarmuus = ex / [√3] =~ 0,6 ex
    (Testimassa 30 – 50% punnitusalueen Max-arvosta))
    (Virheen tulisi olla < +4 d)
  • Hystereesi (”kitka”) [h].
    Kalibroinnista saatava mittaustulos, standardiepävarmuus = h / [2*√3] =~ 0,3 h
    (Punnitusalustan keskelle massa 50% Max ja kirjaa lukema.
    Aseta alustalle loppu 50% ja odota hetki.
    Poista jälkimmäinen 50% ja kirjaa lukema, joka = hystereesi eli kitkamuutos)

    (Hystereesin tulisi olla < + 2 x vaa’alle ilmoitettu lineaarisuus)
  • Toistokyky (10 mittausta)[S].
    (Massa > 50% – 100% vaa’an Max)
    Standardiepävarmuus = S.
    (Tulisi olla < +1 d)
  • Vaa’an mittaustarkkuuteen/epätarkkuuteen vaikuttavan sellaisinaan lisäksi myös mm.:

  • Viritystason muutos
    • Asennuspaikassa vallitsevat olosuhteet:
      Tärinä, ilmavirtaukset, lämpötilamuutokset, ilmastointi, verkkovirran laatu, magneettikentät, staattinen sähkö …jne.
    • Säätilan muutoksen vaikutus:
      Ilmanpaineen ja kosteuden muutos (-> nosteen muutos -> viritystason muutos)
    • Vaa’asta itsestään aiheutuva lukeman ”ryömintä”:
      Esim. lämpötilaryömintä {mekaniikka & elektroniikka}
  • Staattisen sähkön vuorovaikutus
    Ilman kosteuden mennessä alle 40%rH (lämmityskauden aikana) hankaussähköisesti varautuvat astiat ja punnittava materiaali
  • Epälineaarisuus
    Lineaarisuusvirhe {mekaniikka, elektroniikka}.
    Esimerkki: Jos tarkkuusvaa’an (luettavuus/askelarvo) [d] on 0,01g ja epälineaarisuus + 0,04 g, on vaa’an todellinen tarkkuus luokkaa 0,1 g, kun otetaan huomioon näyttämän pyöristysvirhe!

Virheettömänkin vaa’an lukemassa on pieni mittausepävarmuus, joka on käytännössä sama kuin näytön askelarvo, n. + 1d [1 digit].

Esimerkkejä mittausepävarmuudesta:

    Virheetön vaaka: d=0,01g, ex=0,00g, h=+0,00g, s=0,000 g.
    Mittausepävarmuus: + 0,01 g.
    Hyvä vaaka: d=0,01g, ex=0,02g, h=+0,02g, s=0,005 g.
    Mittausepävarmuus: + 0,03 g.
    Huoltoon suositus: d=0,01g, ex=0,05g, h=+0,05g, s=0,01 g.
    Mittausepävarmuus: + 0,07 g

    Virheetön vaaka: d=0,1g, ex=0,0g, h=+0,0g, s=0,00 g.
    Mittausepävarmuus: + 0,1 g.
    Hyvä vaaka: d=0,1g, ex=0,1g, h=+0,1g, s=0,05 g.
    Mittausepävarmuus: + 0,2 g.
    Huoltoon suositus: d=0,1g, ex=0,5g, h=+0,5g, s=0,1 g.
    Mittausepävarmuus: + 0,7 g.

Korkealuokkaistenkin uusien laboratoriovaakojen mittausepävarmuus on luokkaa + 1 … 3 d.
Kun vaa’an mittausepävarmuus on suuri + 8 …> 10 d, tulee vaaka huollattaa, koska ”tarkimman” numeron voi suuren mittausepävarmuuden takia käytännössä peittää.

Miniminäytemäärä (”minimikuorma”)?

Minimikuorman nimi muutettiin Miniminäytemääräksi syystä, jottei syntyisi käsitystä, että taara-astian voisi laskea osaksi minimikuormaa.
Kyse on siis pienimmästä sallitusta nettopainosta, jota punnitessa suhteellinen virhe jää tälle nettokuormalle sallittua raja-arvoa pienemmäksi. Nettokuorma on siis pienin mahdollinen näytemäärä, joka kyseisellä vaa’alla voidaan luotettavasti ja ”virheettä” punnita .

Miniminäytemäärän suuruuteen vaikuttavat:

  • mittalaitteen toistokyky niissä ympäristöolosuhteissa, jossa kyseisellä mittalaitteella näitä mittauksia tehdään, vaa’alla punnittaessa vaa’an tekniset ominaisuudet (vaakakoneisto + häiriösuodatuksen tehokkuus), vaa’an toistokyky työympäristössä vallitsevien häiriövaikutusten alla.
  • mittauksille suurin sallittu suhteellinen mittausvirhe (%)
  • mittauksille haluttu (/ vaadittu) luotettavuustaso ja tätä vastaava kattavuuskerroin

Kattavuuskerroin_Teo-Pal_TehtavanaTarkkuus

Voitte määrittää vaa’allenne miniminäytemäärän helposti myös itse, käyttämällä EURAMET Calibration Guide Nr 18 mukaista menetelmää:

  • Suorittakaa vaa’alla toistokykymittaus (10 punnitusta).
    • Laskekaa tuloksista keskihajonta [s]
  • Gaussin käyrä ja varmuuskerroin:
    • Jos 95,6% kattavuus on riittävä, valitkaa kertoimeksi k=2,
    • Jos halutaan 99,9% kattavuus, valitkaa kertoimeksi k=3.
  • Sallittu suhteellinen virhe:
    • Jos hyväksytte 1% suhteellisen virheen, valitkaa kertoimeksi p=100,
    • Jos punnitusvirhe saa olla vain 0,1%, valitkaa kertoimeksi p= 1000.

    Miniminäytemäärä Min= k*p*s.
    Esimerkki: toistokyky [s]= 0,01 g, varmuuskerroin [k]=2 ja sallittu suhteellinen virhe toleranssi [p]=0,1% :
    Min = 2 * 1000 * 0,01g =20,00 g.


    Vaa’alla voi toki punnita myös alle minimi-näytemäärän, kun virheen suurudella ole merkitystä, kun pelkkä massan suuruusluokka riittää.
    Tuolloin punnitusvirhe on hyvin todennäköisesti – ja saakin olla – (todennäköisyys … vertaa kattavuuskerroin <-> luotettavuustaso) suurempi kuin sallittu suhteellinen virhe
    Sallittu suhteellinen punnitusvirhe täytyy määritetään työn edellyttämän tarkkuusvaatimuksen mukaan, jonka te löydätte työohjeistuksistanne (vaadittu mittaustarkkuus työssä määrittää suuruuden).

    MittausEpavarmuus_EURAMET_CalibrationQuide_Nr18_Fi_teo-pal

    Lisää ajankohtaista tietoa vaakojen kalibroinnista:

    Lataa VTT-MIKES -vaakojen kalibrointiohje tästä linkistä!

    Vaa’an hintaan vaikuttavia tekijöitä:

  • Vaaka-anturi:
    • rakennetyyppi
    • resoluutio
    • laadukkuus
  • Tyyppihyväksynnät: CE-OIML (stabiilimpi tuote)
  • Rakennemateriaalit:
    • runko, kuoret, mekaniikka (metalli vs. muovi)
    • elektroniikka (laatuluokka=>käyttöikä ja varmuus)
  • Laadunvalvonta (tuotteen testausten määrä valmistusprosessin kuluessa)

”Hyvä tuote kirpaisee vain hankittaessa – huono joka kerta kun käytät”

Kaksi vaaka-anturitekniikkaa

Sähkömagneettinen voimakompensaatio:

  • anturitekniikka ”tonnien vaaoissa”
  • perinteinen laboratoriovaaka-anturi
  • suuri erottelukyky ja askelmäärä [n] *), 30 000 – 20 000 000 (300.00 g / 0,01 g – 200 g / 0,000 01 g).
  • kallis valmistaa
  • vaa’at OIML-tarkkuusluokissa I & II.

Venymäliuska-anturi

  • anturitekniikka ”satasten vaaoissa”
  • halpa valmistaa
  • pieni askelmäärä [n] *)
  • OIML- luokissa II, III ja IV
  • OIML-II mallit yleensä yliviritetty (epävakaa <-> erottelykyky & kitka)
  • kestää kolhuja

*)Askelmäärä = Max kuorma / näytön askelarvo [n = Max / d].
Alla kuva kummastakin anturitekniikasta.

Precisa Gravimetrics AG – Swiss Made Precision

    Precisa on maailman yksi johtavista tarkkuus-/laboratoriovaakojen valmistajista.
    Precisan tuotevalikoima kattaa jokseenkin kaikki tarpeet ja käyttötarkoitukset.
    Precisa-vaakojen käyttöikä on tyypillisesti vähintään 25 vuotta!
    Precisan käyttövarmuus ja laatu ovat – Presiis – vailla vertaa!

    Precisan vaaoissa vaa’an aivot ja sydän sykkivät turvallisesti kevytmetallisen vaakarungon sisuksissa, varmasti ja luotettavasti . Precisan tuotteet ovat siksikin oikeita työjuhtia – ammattilaisen työkaluja – jotka täyttävät kaikki vaatimuksenne ja enemmän.

    Me Teo-Pal Oy:ssä olemme toimineet Precisan edustajana yli 40 vuotta ja toimittaneet asiakkaillemme tuhansia vaakoja. Hyvälle ja kestävällekin vaa’alle tarvitaan asiantunteva, osaava ja nopeasti reagoimaan pystyvä huoltotuki, sillä töitä tehdessä voi sattua ja tapahtua. Silloin nopea ja osaava huolto- ja tuotetuki pelastavat päivän. Huoltovarmuuden takaamiseksi meillä Teo-Pal Oy:ssä onkin kaikki tärkeimmät vaakojen varaosat varastossamme, jonka ansiosta odotusaika on vahingon sattuessa lyhyt ja vaaka saadaan palautettua toimintakuntoon yleensä muutamassa päivässä.

PRECISA GRAVIMETRICS

Tutustu valmistajaan tarkemmin:

www.precisa.com Tästä Precisan tuoteuutisiin ja tiedotteisiin Precisan_Analyysivaaka_termogravimetri+halogeenikuivain_tarkkuusvaaka

Sveitsiläinen Precisa syntyi vuonna 1935, kun teollisuuspioneeri Ernst Jost perusti Precisa AG:n.

Monien vaiheiden jälkeen Precisa aloitti elektronisten vaakojen valmistuksen vuonna 1978. Tänä päivänä Precisa on edustettuna yli 100 maassa ympäri maailmaa ja Precisa on yksi kolmesta merkittävästä tarkkuusvaakojen valmistajista ja vaakateknologian kehittäjistä. Precisan tehdas ja tuotekehitys sijaitsevat Sveitsissä.Precisan tuotteet on aina tunnettu erinomaisesta laadusta ja pitkästä käyttöiästä, eikä mikään ole muuttunut.

Kuten yksi asiakkaamme laitehuoltovastaava meille totesi:"Huoltomme varastohyllyillä on säilössä lukuisia vaakojen raatoja - mutta yksikään niistä ei ole Precisa." Heidän vanhimmat Precisa-vaakansa ovat 1980-luvulta.

Etsi sivustolta

TUOTEKATEGORIAT