Что такое весы в биологии

Лабораторные весы — что собой представляют

Статья посвящена весам для лабораторий: что они собой представляют, какие бывают, их функции. Рассмотрим лабораторные весы подробно. Узнаем их преимущества, правила эксплуатации, на что стоит обратить внимание при выборе и приобретении.

Лабораторные весы — высокоточный прибор, предназначенный для определения веса вещества в твердом, жидком, или сыпучем состояниях. Применяют их в областях науки и производства. Без таких весов крайне трудно представить серьезные научные изыскания, получение веществ с определенными параметрами. Цена деления соответствует тысячной доле грамма, что позволяет достичь максимальной точности при вычислениях.

Лабораторные весы предназначены для высокоточных операций

Весы лабораторные используют там, где требуется высокая точность взвешивания образцов с минимальной массой. Здесь недопустимы серьезные погрешности. Весы такого вида применяют в испытательных, медицинских, фармацевтических лабораторных центрах. Востребованы они в ювелирной, пищевой, химической промышленности и некоторых других отраслях. Составные части механизма:

Панель управления (содержит кнопки и ЖК экран для вывода информации).

Измерительная платформа (как правило, сделана из нержавеющей стали) — именно на нее кладут взвешиваемое вещество.

Отдельные модели имеют Wi-Fi блок и специальную защитную камеру, для предотвращения воздействий пыли, воздушных потоков на итоги измерений.

Лабораторные весы: принципы работы и функционал

Изначально лабораторные весы являлись механическими приборами. Подобные механизмы представляли собой пару чаш, закрепленных по краям дуги-коромысла. В одну из чаш помещали предмет, масса которого была неизвестна, в другую клались гирьки-эталоны определенного веса. Стрелкой на шкале фиксировалась разница между предметом взвешивания и весом используемых гирек.

Со временем, стали появляться электронные весы. Такие приборы измеряют массу с помощью тензометрических датчиков. Механизм их действия таков: под давлением груза, у материала датчика меняется показатель электрического сопротивления. Величина такого изменения прямо пропорциональна весу объекта. Информация фиксируется особыми преобразователями и выводится на цифровой экран. Помимо определения веса, весы лабораторные электронные могут выполнять и другие задачи:

Контрольное взвешивание. Перед подобной операцией задаются требуемые пределы взвешивания от и до, и отмеряется масса вещества, соответственно заданным значениям.

Усреднение веса. Операция применяется, если необходимо взвешивать вещество в переменчивой среде, или объект измерений отличается нестабильностью. Чем больше раз взвешивать предмет, тем точнее будет финальный итог.

Процентное взвешивание. Прикладное действие, помогающее формированию смесей по заданной рецептуре. Вычисляется вес отдельных компонентов субстанции и общая масса. При взвешивании нужное соотношение ингредиентов указывают в процентных долях.

Счетная функция. Подсчитывает число однородных составляющих, их общий вес и массу отдельных единиц.

Лабораторные весы способны фиксировать вес в различных единицах измерения. Некоторые известные единицы: миллиграммы, граммы, унции, караты, граны. Существуют варианты весов с расширенным набором измеряемых единиц.

Механические весы для лаборатории в наше время не популярны. Вместо них предпочитают использовать современное оборудование на цифровой основе.

Электронные лабораторные весы – какие бывают разновидности

Весы лабораторные электронные классифицируют по точности измерения. Согласно Государственному стандарту 24104-2001 «Весы лабораторные. Общие технические требования» подобное оборудование подразделяют на:

В ГОСТе 24104-2001 зафиксированы нормативные выкладки, касающиеся всех перечисленных классов: типы весов, интервалы взвешивания, предельно допустимая погрешность, общетехнические нормы, параметры безопасности.

Преимущества электронных лабораторных весов

Электронные лабораторные весы по функционалу приближаются к персональному компьютеру и по абсолютному большинству характеристик выигрывают у механических приборов. Главные достоинства:

Мультифункциональность. Не только взвешивание, но и выполнение многих расчетных функций: определение количественного состава, сложение итогов нескольких измерений и т.д.

Хранение информации о произведенных вычислениях, обработка, синхронизация информации.

«Софт» электронных весов позволяет назначить пароль, чтобы посторонние не имели доступа к прибору. Возможна регистрация нескольких пользователей для работы на устройстве.

Механические весы и сейчас встречаются в продаже. Такие устройства проигрывают электронным приборам по всем пунктам, кроме цены.

Правила эксплуатации лабораторных электронных весов

Точность измерений напрямую зависит от корректности эксплуатации весов. Размещать прибор и работать с ним нужно по определенным правилам. Список норм по установке и размещению электронных весов для лаборатории:

Нужна стабильная, без перепадов, температура в помещении, она может составлять от +18 до +22 ºC, относительная влажность воздуха — 45-60 %. Минимальная влажность составляет 20 %, максимум по влажности воздуха — 80 %.

Устанавливать прибор следует на устойчивой поверхности, в горизонтальной плоскости, без перекосов (рекомендуется на закреплённой подставке). Возможно зафиксировать весы при помощи кронштейнов.

Не стоит устанавливать весы в местах движения воздушных потоков – рядом с тепловым оборудованием. Стоит избегать осветительных приборов, компьютерной техники, химических реактивов, производящих испарения.

При взвешивании важно следовать заданным правилам, чтобы избежать погрешности. Правила эксплуатации лабораторных весов:

Запрещается размещать на весах грузы тяжелее максимально допустимого норматива.

Взвешиваемый образец помещается в середине измерительной платформы. Не допускаются толчки и удары по устройству.

До начала вычислений стоит провести несколько тестовых взвешиваний.

Рекомендуется не допускать непосредственного взаимодействия вещества и прибора. Помещайте сыпучие материалы на бумагу или блюдце, затем на платформу. Для геля, или жидкости можно пользоваться специально предназначенными сосудами. Подбирайте тару минимально допустимого размера.

Температурный режим комнаты, контейнера и объекта взвешивания не должен отличаться. Если субстанция будет сохнуть, или впитывать влагу, это повлечёт за собой изменение её массы. Чтобы подобного не случилось, закрывайте емкости и контейнеры крышкой. Рекомендуется пользоваться тарой с узким горлышком.

Лабораторные весы являются высокотехнологичным устройством, поэтому необходимо соблюдать весь ряд эксплуатационных требований. Это обеспечит вам максимальную точность конечных результатов.

На что обратить внимание при выборе электронных лабораторных весов

Чем точнее механизм измерений, тем дороже его стоимость. Но не стоит покупать весы высочайшего класса точности, если в них нет острой необходимости. Высокотехнологичные приборы очень восприимчивы к воздействиям окружающей среды, и в месте, где весы находятся, придется поддерживать идеальные условия эксплуатации. Далеко не всегда такое возможно. Моменты, которые заслуживают внимания:

Дополнительные возможности прибора, которые нужны конкретно для вашей деятельности. Это может быть, автокалибровка, устранение статики, вычисление веса фильтров, нестандартной тары, калибровка пипеток. Различные модификации обладают разным функционалом.

В некоторых ситуациях автономное питание прибора может сыграть решающую роль.

Насколько удобно работать с устройством. К примеру, есть ли воможность бесконтактного открывания дверцы т. п.

К лабораторным весам, как правило, прилагается подробное руководство по их эксплуатации. Внимательно ознакомьтесь с информацией, соблюдайте правила и рекомендации. Так прибор дольше вам прослужит, и будет радовать точными результатами измерений.

Источник

Что такое весы в биологии

Содержание

История

Первые найденные археологами образцы весов относятся к V тысячелетию до н. э., применялись они в Месопотамии. [2] [3]

Весы хорошо видны на папирусе ХIX династии (около 1250 года до н. э.). Согласно древнеегипетской «Книге мертвых», Анубис, на входе в подземное царство взвешивает сердце всякого умершего на особых весах, где в качестве гири выступает богиня правосудия Маат.

Каменная стела I тысячелетия до н. э. (Турция) изображает хетта, использующего вместо поперечной планки балансовых весов собственный палец. [3]

Принцип действия

Классификация по принципу действия

Принцип действия рычажных весов

Равноплечные весы

При нулевой высоте треугольника h=0 (как это иногда рисуют в некоторых статьях) коромысло из треугольника превращается в прямую линию. При повороте прямого коромысла длина плеч изменяется одинаково, соотношение l1/l2 не изменяется и равновесие не устанавливается. Такое устройство соответствует состоянию безразличного равновесия. При взвешивании на эквилибре положения устойчивого равновесия нет и равновесие определяют по безразличному положению коромысла при ручном отклонении влево и вправо.

Если точка опоры находится ниже точек подвеса, то такое устройство работает как компаратор или триггер, т.е. определяет только какая из двух масс больше, а какая меньше (качество). Такое устройство соответствует состоянию неустойчивого равновесия.

Разноплечные весы

Условия равновесия совсем другие,чем равноплечных весах.
Одногиревые разноплечные весы, приведённые на рисунке справа, уменьшают число гирь (разновесов) и вероятность их потери, т.е. имеют повышенную надёжность, но имеют сильно уменьшенный диапазон взвешиваемых грузов. Шкала весов нелинейна, сжата на краях диапазона весов и растянута в средней части диапазона весов.

Классификация весов

Согласно ГОСТ 29329-92 весы можно подразделить на следующие группы:

По области применения (эксплуатационному назначению):

По точности взвешивания:

По способу установки на месте эксплуатации:

По виду уравновешивающего устройства:

По виду грузоприемного устройства:

По способу достижения положения равновесия:

ГОСТ 24104-01, который описывает общие технические требования, предъявляемые к лабораторным весам, классифицирует их следующим образом:

По классу точности

Основные параметры весов

Наибольший предел взвешивания (НПВ) — верхняя граница предела взвешивания, определяющая наибольшую массу, измеряемую при одноразовом взвешивании.

Наименьший предел взвешивания (НМПВ) — нижняя граница предела взвешивания, определяется минимальным грузом, при одноразовом взвешивании которого относительная погрешность взвешивания не должна превышать допустимого значения.

Цена деления d — разность значений массы, соответствующих двум соседним отметкам шкалы весов с аналоговым отсчетным устройством, или значение массы, соответствующее дискретности отсчета цифровых весов.

Цена поверочного деления e — условная величина, выраженная в единицах массы, используемая при классификации весов и нормировании требований к ним.

Число поверочных делений n — значение НПВ/e.

Предельно допустимая погрешность измерений определяется ценой поверочного деления e. Обычно производитель весов гарантирует следующее соотношение: d = e. Чем ниже погрешность, тем выше точность измерений.

Погрешность весов в диапазоне измерений по абсолютному значению не должна превышать пределов допускаемой погрешности, приведенных в таблице (ГОСТ 24104-2001):

Устройство выборки массы тары — устройство, позволяющее привести показания весов к нулю, когда тара помещается на грузоприемное устройство, с уменьшением НПВ на массу тары.

Устройство компенсации массы тары — устройство, позволяющее привести показания весов к нулю, когда тара помещается на грузоприемное устройство, без уменьшения НПВ.

Возможные источники погрешности электронных весов

При использовании высокоточных весов, таких, как весы аналитические или лабораторные, существует вероятность погрешности измерений. Источником таких погрешностей могут стать следующие факторы:

Разновес

Наборы гирь для определённых весов называются разновесом. В зависимости от максимальной и минимальной массы, взвешиваемой на весах, разновес может состоять из большего или меньшего числа элементов.

Современная, наиболее распространённая система численного ряда для разновесов была предложена Д. И. Менделеевым. Она обеспечивает минимальное число операций наложения/снятия гирь на чашки весов при подборе навески. Ранее применялся фунтовый разновес. В него входил набор гирь в 1, 2, 3, 6, 12, 24 и 48 золотников. В таком разновесе ни одна гиря не повторялась, а сумма всех их как раз и составляла один фунт. Фунт подразделялся на 96 золотников, а золотник на 96 долей.

Наборы гирь (разновесы) выпускают разных классов точности. Они подлежат обязательной сертификации и первичной и периодической поверке органами метрологического контроля. Для образцовых и аналитических гирей особое значение имеет материал, применяемый для их изготовления. Для того чтобы гири не изменяли своей массы, необходимо, чтобы материалы для них были:

Источник

Зачем покупать весы-анализаторы и на какие показатели обращать внимание

Весы-анализатор — показывают, насколько хорошо вы себя чувствуете, для чего измеряют несколько важных показателей организма. О том, как и зачем это делается, мы и поговорим сегодня.

Все метрики умных весов-анализаторов так или иначе записывают то, что вам помогает худеть или набирать вес (в зависимости от целей). Даже, когда речь идет о гидратации, надо понимать, что введен этот параметр не просто так. При этом, обладая некоторой степенью условности, они все-таки помогают вовремя отслеживать тренды, а при некотором, хотя бы и поверхностном, изучении вопроса эти тренды помогут сделать некоторые выводы.

В основе технологии — биоимпедансный анализ, известный еще с 60-х годов, основанный на измерении электрического сопротивления тканей. Такой анализ считается точным и помогает выявить ряд заболеваний и провести оценку состава тела человека на соответствие принятым нормам.

Умные весы — это своего рода «усеченный» биоимпедансный анализатор, так как отведений тут, как вы понимаете, сильно меньше, — только в области пяток, однако этого может быть достаточно для расчета основных параметров.

Основные показатели биоимпедансометрии

С помощью весов-анализаторов все начинается с веса, параметра, который не требует особых пояснений, и индекса массы тела.

Где применяется биомпедансный анализ

Также с помощью данного исследования может производиться оценка жизнеспособности тканей при трансплантации и т. п.

Не рекомендуется выполнять биоимпедансометрию при беременности или наличии кардиостимулятора, а также в период менструации, повышении температуры тела или при повреждении кожи в местах контакта с электродами.

Умные весы как биоимпедансный анализатор располагают сегодня широкими возможностями. Мы перечислим наиболее важные, центральные параметры, по которым производится оценка:

Индекс массы тела — это скорее математика, нежели именно анализ. Самый простой параметр, который рассчитывается по формуле: вес в кг/рост в м^2.

То есть, например, 65 / (1,70*1,70) = 22,4.

Как уже отмечалось, любые весы-анализаторы — это приблизительные цифры во всех данных кроме веса, однако эти цифры помогают отслеживать тренды: если процент жира будет увеличиваться от замера к замеру, то это плохой сигнал, и рассчитывать на то, что это «все ложь» не следует.

Можно рассчитывать процент жира и самостоятельно: для этого надо поделить жировую массу на вес тела, но для этого надо знать первый параметр, который с точностью даст только гидростатическое взвешивание. Весы-анализаторы же производят вычисление уже «в уме» — пропуская ток через одну ногу и получая сигнал с потерями на выходе — на другой ноге — они делят цифру и выдают вам исходный процент, который потом может уменьшаться/увеличиваться в зависимости от привычек и образа жизни.

Для мужчин, как видно, принято считать диапазон от 6 до 13 процентов — близким к атлетической норме, свыше 25% — ожирение.

Проблемы с определением уровня жира в организме не стояли бы так остро, если бы избыток такового не являлся бы возможным фактором других, весьма печальных болезней сердечно-сосудистой системы, диабета и т. п., поэтому даже в таком приблизительном виде этот процент — весьма важная и востребованная метрика!

Важнейший параметр, который среди прочих анализируют смарт-весы! Костная масса, или масса минерального состава скелета показывается в кг и должна соответствовать следующим нормам:

Снижение — дурной знак, так как, даже руководствуясь собственной логикой, человек должен понимать, что крепость костей = поддержка и опора мышцам и внутренним органам. При потерях в этом показателе в тренде необходимо обратиться к врачу и сделать предложенные анализы, так как среди прочего потери в костной массе могут указывать на остеопороз, заболевание, стоящее сейчас в одном ряду с онкологией, диабетом и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Ежегодно фиксируется 1,5 млн. переломов, связанных с остеопорозом, из них 700 тыс. переломов позвоночника, 250 тыс. переломов шейки бедра, 250 тыс. переломов дистального отдела лучевой кости и 300 тыс. переломов в других частях скелета. Риск переломов позвоночника, шейки бедра и дистального отдела лучевой кости составляет 40% для белых женщин и 15% для белых мужчин в возрасте 50 лет и старше. До 50% больных с переломом шейки бедра не могут обходиться без посторонней помощи, а от 15 до 20% больных умирают в течении 1-го года. Количество остеопоретических переломов в мире увеличивается и с 1,7 млн. в 1990 г. возрастёт до 6,3 млн. в 2050 г.

Также более глубокие исследования костной ткани позволяют выявить отдельные виды рака у детей.

В любом случае недооценивать эти данные не следует.

Анализ мышечной массы

Увеличение мышечной массы условно приравнивают к снижению массы жировой: больше мышц — меньше жира, что при похудании является главным критерием. Однако не всегда это так.

Опасность в каком-то смысле являют низкокалорийные диеты, которые некоторые применяют «в паре» с физическими нагрузками: в таких диетах мало белков, поэтому худеть — человек худеет, однако не за счет сжигания жира, а за счет как раз потери мышечной массы!

В связи с чем, если показатель мышечной массы, вслед за весом будет снижаться, то тренд также можно признать неблагоприятным, потому за этим и принято следить с помощью подручных инструментов, в том числе и весов.

Рассчитывать мышечную массу можно и самостоятельно:

Для того чтобы определить процент вес мышц в организме человека необходимы вспомогательные приборы. Таковыми являются штангенциркуль и портновский сантиметр.

Если штангенциркуль отсутствует, то его можно с легкостью заменить калипером. Прежде, нежели приступить к определению мышечной массы в организме человека необходимо быть осведомленным в том, какие измерения тела потребуется провести для начала и учесть всевозможные нюансы этого процесса.

Приступать к расчету стоит с измерений при помощи сантиметра, которым потребуется измерить четыре окружности:

При снятии замеров с предплечья необходимо позаботиться о том, дабы рука при этом не находилась в напряжении и свободно свисала.

Для измерения голени необходимо снимать мерки с икр, желательно в том месте, где они выявлены больше всего.

При измерении бедра необходимо стать ровно, таким образом, чтобы вес тела равномерно распределился на две ноги. После чего следует провести измерения сантиметром, охватив бедро под ягодичной складкой.

После того как требующиеся показатели были сняты, для дальнейших расчетов потребуется узнать еще и подкожные жировые складки. Осуществить это поможет штангенциркуль. На основе полученных данных можно рассчитать, какая мышечная масса у человека.

Для того чтобы рассчитать мышечную массу тела мужчин можно воспользоваться формулой Матейки. Для этого разработана следующая формула: М=L *r2 *K

Для того чтобы разобраться в подсчетах, можно воспользоваться следующей расшифровкой:

По данной формуле, при условии, что подсчеты были проведены, верно, можно определить вес мышц в организме человека.

Норма мышечной массы тела в процентах для мужчин и женщин разная. Так, для женщины норма – это 35% от всей массы тела. А вот норма для мужчины немного выше и составляет около 43%.
Конечно же, при регулярных физических нагрузках и правильном питании в организме спортсмена процессы увеличения мышечной массы активизированы больше, чем у человека, не имеющего никакого отношения к спорту. Поэтому норма для спортсмена заключается в 50% мышц от общей массы тела.

Учитывать следует и то, что весы — это несегментированная мышечная масса, включая и гладкие, и скелетные мышцы, иными словами — усредненный показатель, однако при равномерном снижении веса и массы мышц нужно догадаться, что, вероятно, что-то пошло не так, и пересмотреть режим питания и тренировок!

Уровнь жидкости в организме

В первую очередь в весах данная метрика введена потому, что уменьшение уровня жидкости ведет к набору жира, иными словами для тех, кто худеет, важно отслеживать и это. Нормальным считается уровень жидкости 50-75%.

Также надо понимать, что воде в целом отведена одна из ключевых ролей в нашем здоровье. Вот лишь некоторые «сферы влияния»:

Какие весы выбрать

Весов-анализаторов чрезвычайное множество, и каждая модель претендует на точность. Внимания заслуживает и новинка, которую мы привезли совсем недавно — смарт-весы MGB Body fat scale.

Во-первых, они предлагают наиболее широкий спектр метрик, который даст фору большинству популярных моделей, в том числе и Xiaomi. Во-вторых, цена — она более чем жизнеспособна в данной категории и, наконец, габариты, что немаловажно. Но — обо всем по порядку.

Весы синхронизируются по Bluetooth с IOS и Android-девайсами, после чего требуется пройти регистрацию.

В данный момент мы заняты переводом приложения, однако пока софт на английском языке. Тем не менее, все довольно понятно. Всего анализ производится по 13 метрикам, среди которых как те, что мы уже описали, так и иные:

Для каждой метрики можно получить расшифровку, правда, пока на английском языке.

Приложение поддерживает «многопользовательский» режим.

Весы имеют, можно сказать, классический вид: белый квадрат с дисплеем посредине в верхней части. По краям расположены отведения, на которые нужно вставать при взвешивании, босиком.

Отличительной особенностью данной модели является небольшой размер: квадрат 26X26 отстоит от пола всего на 2,5 см.

Отстоит он, кстати сказать, на прорезиненных устойчивых ножках, то есть на кафеле они никуда не поедут.

Работают весы от 4 «мизинчиковых» батареек:

Продается девайс в тонкой, негромоздкой коробке, с тыльной стороны которой можно найти ссылки на оба приложения, а также перечисление получаемых данных:

Сейчас по соотношению цена/качество/потребительская точность они выглядят очень неплохо: в розницу данная модель стоит 2490 рублей, что с таким набором характеристик кажется выгодным.

Источник