HIỆU CHUẨN CÂN PHÂN TÍCH, CÂN KỸ THUẬT

Cân phân tích và cân kỹ thuật là thiết bị hầu như không thể thiếu trong bất kỳ lĩnh vực khoa học công nghiệp nào. Ngay sau đây, MicroTech sẽ giúp bạn hiểu hơn, cũng như là tìm hiểu quy trình hiệu chuẩn về cân phân tích và cân kỹ thuật nhé.

1. Giới thiệu và phân loại cân phân tích và cân kỹ thuật

1.1. Giới thiệu

Cân phân tích và cân kỹ thuật là thiết bị đo khối lượng với độ chính xác siêu cao. Theo OIML R-76 thì cân phân tích có cấp xác I và cân kỹ thuật có cấp chính xác II.

Cả hai loại cân trên đều là cân không tự động và được gọi tắt là cân.

(Cân không tự động là cân khi thực hiện phép cân phải có sự tác động của con người).

1.2. Phân loại

Theo cấu tạo và hiển thị cân

- Cân kỹ thuật kiểu cánh tay đòn
- Cân phân tích hai cánh tay đòn bằng nhau.
- Cân phân tích kiểu quang cơ
- Cân phân tích điện tử

2. Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của cân phân tích và cân kỹ thuật

Hiện nay trong các ngành công nghiệp hầu hết sử dụng cân điện tử dùng cảm biến lực. MicroTech sẽ đi sâu và giúp các bạn hiểu hơn về cấu tạo và nguyên lí của loại cân này.

2.1. Cấu tạo của cân phân tích và cân kỹ thuật

   

Hình 2.1. Cấu tạo cơ bản của cân phân tích và cân kỹ thuật dùng cảm biến lực

2.2. Nguyên lí hoạt động

Ta tìm hiểu về cân có cơ cấu hoạt động dựa trên biến dạng Loadcell

- Khi chúng ta đặt vật cân lên đĩa cân, loadcell sẽ bị uốn cong do trọng lượng của vật cân gây ra. Lúc này, thanh kim loại bị uốn sẽ làm cho điện trở bị kéo dãn ra và thay đổi. Tùy vào khối lượng của vật cân mà Loadcell sẽ bị uốn đi một lượng tương ứng và lượng này được đo lường qua sự thay đổi điện trở.

- Đối với từng loại cân, các nhà sản xuất sẽ thiết kế chúng theo một tải trọng khác nhau. Tùy vào ứng dụng mà lựa chọn loại tải trọng và sai số tuyến tính, bước nhảy sao cho phù hợp. Các nhà sản xuất khuyến cáo các khách hàng không nên cân những vật không phù hợp với cân như quá tải trọng, mặt phẳng đặt cân không bằng phẳng, chấn động, nhiễu điện từ…vì nó sẽ khiến kết quả cân bị sai và cân nhanh hỏng.

3. Ứng dụng của cân phân tích và cân kỹ thuật

Ứng dụng rộng rãi trong các ngành dược phẩm, thực phẩm, trong công nghiệp và nông nghiệp, các công ty sản xuất, các nhà máy, các phòng thí nghiệm, trung tâm nghiên cứu, các bệnh viện, trường học, các viện đo lường kiểm nghiệm.

4. Hiệu chuẩn cân phân tích và cân kỹ thuật

Cân phân tích và cân kỹ thuật được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau… đòi hỏi sự đảm bảo về khối lượng, tránh tình trạng dư thiếu tải trọng, khối lượng sản phẩm. Việc hiệu chuẩn định kỳ ngoài việc đảm bảo sự ổn định chính xác, mà còn giúp phát hiện các thiết bị lỗi, hư hỏng để tránh ảnh hưởng đến quy trình sản xuất sản phẩm.

5. Quy trình hiệu chuẩn cân phân tích và cân kỹ thuật

- Lưu ý: Đây là quy trình theo chuẩn chung, quy trình cụ thể trên thực tế sẽ có những điểm khác biệt nhất định, phụ thuộc vào nhu cầu của khách hàng.
- Nguồn: ĐLVN 16: 2021

5.1. Chuẩn sử dụng

STT	Phương tiện chuẩn/ Phụ kiện	Thông số kỹ thuật	Nhà sản xuất/ kiểu
1	Bộ quả cân chuẩn	Phạm vi: (500 g đến 10 kg); Cấp chính xác: F1	Việt Nhật
2	Bộ quả cân chuẩn	Phạm vi: (1 mg đến 200 g); Cấp chính xác E2	Trung Quốc
3	Thiết bị đo nhiệt độ - độ ẩm	Nhiệt độ: (-30 đến 80) ⁰C; Độ chính xác: 0.2 ⁰C Độ ẩm: (10 đến 95) %; Độ chính xác 1 %RH	Testo/ 645

 

5.2. Phương pháp hiệu chuẩn

Sử dụng quả cân có khối lượng chuẩn để kiểm trai giá trị đo của cân.

5.3. Điều kiện hiệu chuẩn

- Nhiệt độ: 23 ± 2 ºC.
- Độ ẩm: (50 ± 20) % RH.

​5.4. Các phép hiệu chuẩn

Để hiệu chuẩn cân phân tích, cân kỹ thuật cần tiến hành thông qua các phép hiệu chuẩn sau:
- Kiểm tra bên ngoài.
- Kiểm tra kỹ thuật.
- Kiểm tra đo lường.

​5.5. Chuẩn bị hiệu chuẩn

Trước khi tiến hành hiệu chuẩn phải thực hiện các công việc chuẩn bị sau đây:

- Làm sạch vị trí đặt cân, bên trong và bên ngoài buồng cân;
- Kiểm tra độ thăng bằng, nếu thấy cần thiết điều chỉnh lại cho cân ngay ngắn, cân bằng;
- Bật nguồn để sấy máy đối với cân điện tử tối thiểu 30 phút hoặc theo yêu cầu của nhà sản xuất.
- Mở cửa buồng cân để cân bằng nhiệt độ giữa không gian bên trong và bên ngoài;
- Đặt các quả cân chuẩn cạnh cân cần hiệu chuẩn, ổn định nhiệt độ đối với các quả cân chuẩn trong thời gian không nhỏ hơn giá trị quy định trong bảng 3.

5.6. Tiến hành hiệu chuẩn

5.6.1. Kiểm tra bên ngoài

Phải kiểm tra bên ngoài theo các yêu cầu sau đây:

- Cân phải có đầy đủ các bộ phận và phụ kiện cần thiết.
- Bộ phận chỉ thị của cân phải đảm bảo rõ ràng và đọc được chính xác.
- Cân phải có nhãn hiệu ghi tối thiểu các thông tin sau:

+ Ký hiệu cân hoặc cơ sở sản xuất;
+ Số cân;
+ Mức cân lớn nhất (Max);
+ Giá trị độ chia kiểm;
+ Cấp chính xác;
+ Giá trị độ chia.

Giá trị độ chia (d) phải bằng 1∙10^k kg hoặc 2∙10^k kg hoặc 5∙10^k kg với k là số nguyên dương hoặc số nguyên âm hoặc bằng không.

5.6.2. Kiểm tra kỹ thuật

Phải kiểm tra kỹ thuật theo các yêu cầu sau đây:

- Bộ phận tiếp nhận tải của cân phải cứng vững và không bị vướng bởi các bộ phậnkhác của cân.
- Cân phải có vị trí niêm phong đảm bảo ngăn cản được việc điều chỉnh độ đúng của cân.
- Đối với cân phải sử dụng bộ quả cân đi kèm, bộ quả cân này phải có cấp chính xác phù hợp với cân và có giấy chứng nhận kiểm định còn hiệu lực.
- Gia tải khởi động 3 lần, mức tải khởi động tương đương (80 ~ 100) % Max. Trong quá trình tải khởi động, cân phải hoạt động bình thường.

5.6.3. Kiểm tra đo lường

Cân cần kiểm định được kiểm tra đo lường theo trình tự nội dung, phương pháp và yêu cầu sau đây:

* Quy định chung

- Sai số cho phép lớn nhất (mpe) của cân được biểu thị theo giá trị độ chia kiểm (e) tùy thuộc vào mức cân (m) và cấp chính xác của cân được quy định trong bảng 4.
- Đối với cân có nhiều phạm vi đo thì phải tiến hành kiểm tra tất cả các phạm vi đo, mỗi phạm vi đo được kiểm tra như một cân riêng biệt.
- Các mức cân Max, ½ Max trong mục kiểm tra đo lường này được hiểu là giá trị lân cận.

* Phương pháp xác định sai số tại một mức cân

Đặt tải trọng L lên cân, chỉ thị trên cân là I. Sai số tại mức cân L được xác định như sau:

a) Đối với cân cơ khí

- Nếu I = L thì cân có sai số bằng “0” tại mức cân đó (E = 0).
- Nếu I ≠ L, lần lượt cho thêm vào đĩa cân các gia trọng theo bước bằng 0,1e cho đến khi kim trùng với vạch kế tiếp (I1). Trong trường hợp này sai số được tính theo công thức:

E = I₁ - ∆L – L                      (1)

với ∆L là khối lượng các gia trọng được thêm lên đĩa cân để có chỉ thị I­₁.

b) Đối với cân điện tử có d ≤ 1/5 e

Sai số được tính theo công thức:

E = I – L                               (2)

c) Đối với cân điện tử có d > 1/5 e

Lần lượt cho thêm vào cân các gia trọng theo bước bằng 0,1e cho đến khi hiển thị chuyển sang mức mới (I + e). Trong trường hợp này sai số được tính theo công thức:

E = I + ½ e - ∆L – L             (3)

với ∆L là khối lượng các gia trọng được thêm lên đĩa cân để có chỉ thị (I + e).

* Kiểm tra độ động

a) Đối với cân không tự chỉ thị

Cân không tự chỉ thị được tiến hành kiểm tra độ động ở 2 mức cân là Min và Max theo trình tự sau:

Bước 1: Đặt tải trọng tương đương mức cân cần kiểm lên cân.
Bước 2: Thêm tải trọng nhỏ có khối lượng bằng 0,4 lần giá trị tuyệt đối của mpe tại mức cân cần kiểm nhưng không nhỏ hơn 1 mg lên cân.

Cân được đánh giá là đạt nếu tải trọng nhỏ tạo ra sự dịch chuyển có thể nhìn thấy được bằng mắt thường.

b) Đối với cân có chỉ thị tương tự

Cân có chỉ thị tương tự được kiểm tra độ động tại 2 mức cân là Min và Max theo trình tự sau:

Bước 1: Đặt tải trọng tương đương mức cân cần kiểm lên cân. Cân chỉ thị giá trị I₁.
Bước 2: Thêm tải trọng nhỏ có khối lượng bằng giá trị tuyệt đối của mpe tại mức cân cần kiểm nhưng không nhỏ hơn 1 mg lên cân. Cân chỉ thị giá trị I₂.

Cân được đánh giá là đạt nếu hiệu (I₂ – I₁) không nhỏ hơn 0,7 lần giá trị tải trọng đã thêm.

c) Đối với cân có chỉ thị hiện số với d ≥ 10 mg

Cân có chỉ thị hiện số với d ≥ 10 mg được kiểm tra độ động tại 2 mức cân là Min và Max theo trình tự sau:

Bước 1: Đặt tải trọng tương đương mức cân cần kiểm lên cân. Cân chỉ thị giá trị I.
Bước 2: Khi cân ở trạng thái cân bằng ổn định, lần lượt cho thêm vào cân các gia trọng theo bước bằng 0,1d cho đến khi hiển thị chuyển sang mức mới I₁.
Bước 3: Thêm vào đĩa cân một khối lượng bằng 1,4d. Cân chỉ thị giá trị I₂.

Cân được đánh giá là đạt nếu (I₁- I₂) ≥ d.

d) Đối với cân có chỉ thị hiện số với d < 10 mg

Cân có chỉ thị hiện số với d < 10 mg được kiểm tra độ động tại 2 mức cân là Min và Max theo trình tự sau:

Bước 1: Đặt tải trọng tương đương mức cân cần kiểm lên cân. Cân chỉ thị giá trị I₁.
Bước 2: Thêm vào đĩa cân một khối lượng bằng 1,4e (hoặc 3e). Cân chỉ thị giá trị I₂.

Cân được đánh giá là đạt nếu (I₂ – I₁) ≥ e (hoặc 2e), giá trị 2e áp dụng khi khối lượng thêm vào là 3e ở bước 2.

* Kiểm tra sai số điểm "0"

Việc kiểm tra sai số điểm "0" chỉ áp dụng đối cân điện tử, đối với các loại cân khác sử dụng giá trị E₀ = 0.

Tại mức cân L = 0 (hoặc L = Min) xác định sai số theo mục 7.3.2. Sai số này được ký hiệu là E₀.

Cân được đánh giá là đạt nếu E₀ không vượt quá giá trị mpe tương ứng được quy định trong bảng 4.

* Kiểm tra độ lệch tâm

Việc kiểm tra độ lệch tâm không áp dụng đối với các cân có khả năng tự định tâm.

a) Vị trí kiểm: Bộ phận tiếp nhận tải được chia thành 4 phần có diện tích bằng nhau, 4 vị trí kiểm là vị trí phần tử chịu lực (nếu có) hoặc tâm của 4 phần đó. Ví dụ sơ đồ vị trí kiểm được mô tả trong hình 1.

b) Tải kiểm tra: Tải kiểm tra xấp xỉ Max/3.

c) Quy trình kiểm tra:

Bước 1: Đưa số chỉ của cân về "0".
Bước 2: Lần lượt đặt tải kiểm tra vào các vị trí kiểm đã nêu tại mục 7.3.5, xác định sai số theo mục 7.3.2.

Xác định sai số hiệu chính tại 4 điểm đã kiểm theo công thức:

E_c= E - E₀                           (4)

Cân được đánh giá là đạt nếu tất cả các giá trị sai số hiệu chính Ec được tính toán theo công thức (4) không vượt quá giá trị mpe tương ứng được quy định trong bảng 4.

* Kiểm tra độ lặp lại

Việc kiểm tra độ lặp lại được thực hiện tại mức cân Max theo trình tự sau:

Bước 1: Đưa số chỉ của cân về "0".
Bước 2: Đặt tải trọng tương đương mức cân cần kiểm lên cân, xác định sai số theo mục 7.3.2.
Bước 3: Lặp lại các bước 1 và bước 2 thêm 5 lần nữa cho đủ 6 lần.

Cân được đánh giá là đạt nếu hiệu giữa giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của 6 giá trị sai số nhận được không vượt quá giá trị mpe tương ứng được quy định trong bảng 4.

*  Kiểm tra độ đúng

Việc kiểm tra độ đúng được thực hiện tại ít nhất tại các mức cân sau: Min, ½ Max, Max và lân cận các điểm mpe thay đổi. Đối với cân có sử dụng quả mắc sẵn, các mức cân kiểm tra phải đảm bảo sử dụng được tất cả các quả mắc sẵn.

Cho phép sử dụng một trong hai phương pháp sau đây để kiểm tra độ đúng.

a) Phương pháp kiểm đầy đủ

Mỗi mức cân cần kiểm tra được tiến hành theo trình tự sau:

Bước 1: Đưa số chỉ của cân về "0".
Bước 2: Đặt tải trọng tương đương mức cân cần kiểm lên cân, xác định sai số theo mục 7.3.2.
Bước 3: Xác định sai số hiệu chính theo công thức (4).

Cân được đánh giá là đạt nếu tất cả các giá trị sai số hiệu chính không vượt quá giá trị mpe tương ứng được quy định trong bảng 4.

b) Phương pháp kiểm nhanh

Phương pháp kiểm nhanh chỉ áp dụng đối với cân điện tử có e ≥ 10 mg bằng cách lầnlượt cho khối lượng chuẩn L tương ứng với các mức cân phải kiểm vào cân, tùy mpe của mức cân cần kiểm thêm một gia trọng (xem bảng 5) vào cùng khối lượng chuẩn L.

Mức cân được đánh giá là đạt khi giá trị chỉ thị trên cân tương ứng với dấu "+" trong bảng 5.

Cân được đánh giá là đạt nếu tất cả các mức cân được đánh giá là đạt.

=> Cân phân tích và cân kỹ thuật sau khi hiệu chuẩn xong sẽ được dán tem, cấp chứng nhận hiệu chuẩn kèm theo thông báo kết quả hiệu chuẩn.

Cuối cùng, cân phân tích và cân kỹ thuật sẽ được dán tem hiệu chuẩn. Chu kỳ hiệu chuẩn đề nghị là 01 năm.