電子天秤と重力加速度についてご説明します。

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電子天秤と重力加速度

電子天秤にはロードセル式、電磁式、音叉式の3種類があります。

どの方法でも、あらかじめ標準分銅を測定して、正確な質量値を示すように校正しておく必要があります。地球上で測定場所が変われば重力加速度が変わるので、標準分銅の測定や校正表による校正(キャリブレーション)が必要となります。
ですので、当社から出荷する際は、当社所有の標準分銅を用いて点検を行います。これで異常がないかどうかを点検するわけです。

電子天秤の種類

ロードセル式

概念図:ロードセル式

力計式はかり。通常は長方形をした「起歪体」(きわいたい)と呼ばれるアルミ合金製の弾性体のブロックに歪みゲージが貼り付けられ、このロードセルと呼ばれるブロックの1辺を垂直に固定し、その対辺に試料皿を固定します。試料が重力に引かれる荷重がロードセルに歪み量を加え、その歪みを4頂点に付けた歪みゲージの抵抗変化を電気信号として測定して試料質量に換算します。低コストで小型化に向いているといわれ広範な利用が進んでいる方式です。


電磁式

概念図:電磁式

電磁はかり。基本的な構造は直示天秤と同様であり、天秤の棹と分銅を内部に持っています。直示天秤は複数の分銅の構成を変えることで釣り合いを取るのに対して、電磁式は1つの分銅と磁石およびコイルで釣り合いを取ります。磁石の周囲のコイルに流れる電流を調整することで棹に加わる力を変化させて釣り合わせます。棹の傾き をセンサーで検知して電流にフィードバックさせるようになっており、釣り合ったときのコイルの電流値から加えている力を算出して試料の質量を求めています。ロードセル式に比べて機構が複雑になり小型化には向かないと言われていますが、高精度にできるため分析用や産業用に使用されています。


音叉式

概念図:音叉式

音叉式センサーは、細長い振動子に荷重が加わると振動周波数が変化するという原理を利用しています。小さな荷重でも大きく振動周波数が変化しますので、この時の力または重量を測定します。


キャリブレーションの必要性

ところでなぜ、毎回キャリブレーションが必要なのか?と言いますと、先ほども書きましたように、地球上には重力加速度というものがあるからなのですね。

重力加速度とは?!重力加速度は、地球の重力によって物体が上から下に落ちるときの加速度で、Gという記号で表されます。その値は9.8m/s2で、 つまり、物体を静止状態から自然落下させたとき、1秒後の落下速度が9.8m/s2になるということを意味しています。厳密に言えば重力加速度は地球上でも 緯度の違いによって異なり、日本の中では北海道で9.803〜9.807、沖縄で9.789〜9.792と、高緯度の地域ほど値が大きくなっています。

つまりは同じおもりを持ち歩いても、沖縄のほうが軽くなってしまうのですね。某人気テレビ番組でも紹介がありました!そのときは当社の電子天秤をお借りいただき、実際に日帰りで北海道と沖縄でロケされていました。いくら狭い日本といえども、おもりの重さはわずかではありますが、微妙に変化してしまうわけです。

電子天秤や、クレーンなどで吊り上げて測る吊り秤などのはかり・計量器はこちら

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