バランス、通常は科学的な目的で2つの物体の重量を比較して、質量（または重量）の違いを判断するための機器。
等腕バランスの発明は、少なくとも古代エジプト人の時代、おそらく紀元前5000年にさかのぼります。初期のタイプでは、ビームは中央で支えられており、鍋はコードで端から吊り下げられていました。後に設計が改善されたのは、ローマ時代にキリストの時代について紹介された、中央のベアリング用のビームの中心を通るピンの使用でした。18世紀のナイフエッジの発明は、現代の機械式バランスの開発につながりました。19世紀の終わりまでに、そのバランスはヨーロッパで世界で最も正確なタイプの測定装置の1つに発展しました。20世紀には、機械的たわみではなく電気的補償に依存する電子天びんが開発されました。
機械的バランスは、基本的に、水平の中央ナイフエッジを支点として振動し、中央から平行で等距離にある2つの端ナイフエッジを備えた剛体ビームで構成されています。計量する荷重は、ベアリングから吊り下げられたフライパンで支えられます。最良の設計では、2つ以上の追加のナイフエッジがエンドベアリングとパンの間に配置されています。1つは平面の傾斜を防止するため、もう1つはエンドナイフエッジの特定の点で荷重の中心を固定するためです。拘束機構は、ナイフエッジをベアリングから分離することにより、ロード中の損傷を防ぎます。天びんのたわみは、ビームに取り付けられた目盛り付きスケールの上を通過するポインタによって、またはビーム上のミラーから離れたスケールへの反射によって示されます。
天びんを使用する最も明白な方法は、直接計量として知られています。計量する材料を一方の受け皿に置き、もう一方の受け皿に既知の十分な重りを置いて、ビームが平衡になるようにします。ゼロの読みとパンを載せた状態の読みの違いは、目盛りの分割での読みの違いを示します。このような直接計量には、腕の長さが等しいことが必要です。不等腕から生じる誤差が必要な精度よりも大きい場合、計量の代替方法を使用できます。この方法では、カウンターポイズウェイトが一方の皿に追加され、もう一方の未知の荷重のバランスをとります。次に、未知の負荷の代わりに既知の重みが使用されます。この方法では、計量中にビームの2つのアームが同じ長さを維持することだけが必要です。不等式の影響は両方の負荷で同じであるため、排除されます。
グラム未満の容量を持つ小さな石英マイクロ天びんは、3つのナイフエッジを持つ金属ビームを持つ小さな分析タイプの天びんで通常見られるよりもはるかに高い信頼性で構築されています。微量天びんは主にガスの密度、特に少量しか得られないガスの密度を測定するために使用されます。天びんは通常、気密チャンバーで動作し、重量の変化は、天びんが吊り下げられているガスによる天びんの正味の浮力の変化によって測定され、ガスの圧力は、バランスケースに接続された水銀圧力計。
超微量天秤は、微量天びんで計量できる量よりも少ないサンプルの重量、つまり総量が1マイクログラムから数マイクログラムまでの計量に使用できる任意の計量デバイスです。超微量天びんの構築に成功した原理には、構造要素の弾性、流体の変位、電場と磁場によるバランス、およびこれらの組み合わせが含まれます。計量された微小質量によって生じる影響の測定は、変位を決定する光学的、電気的、および核放射法と、計量されたサンプルによって引き起こされた変位を復元するために使用される力の光学的および電気的測定によって行われました。
現代の伝統的な天びんの成功は、特定の適切な材料、特に石英繊維の弾性特性に依存しており、これは強度と弾性が大きく、温度、ヒステリシス、非弾性曲げの影響とは比較的無関係です。最も成功した実用的な超微量天びんは、石英ファイバーにトルクを加えることで負荷のバランスをとるという原理に基づいています。シンプルな設計の1つは、水平ビームとして剛性ファイバーを利用し、直角にシールされた伸張された水平石英ねじりファイバーによって中央が支えられています。ビームの両端で、パンが吊り下げられ、一方が他方と釣り合っています。サンプルを1つのパンに追加することによって引き起こされるビームの偏向は、ビームが再び水平位置になり、吊り下げファイバーのねじれの全範囲を測定に適用できるようになるまで、ねじれファイバーの端を回転させることによって復元されます1つの鍋に追加された荷重。復元に必要なねじれの量は、ねじりファイバーの端に取り付けられたダイヤルを使用して読み取られます。重量は、既知の重量に対して天びんを校正し、重量対ねじりの校正チャートから値を読み取ることによって得られます。構造部材の弾性のみに依存する直接変位バランスとは異なり、ねじりバランスは、重力が荷重の最大の構成要素、つまり鍋のバランスを取ることを可能にし、その結果、荷重容量が大幅に増加します。
20世紀後半の天びんは通常電子式で、機械式天びんよりもはるかに正確でした。スキャナーが計量対象の物体を保持している鍋の変位を測定し、アンプとコンピューターを使用して、鍋をゼロ位置に戻す電流を発生させました。測定値はデジタル画面または印刷出力で読み取られました。電子計量システムは、総質量を測定するだけでなく、平均重量や含水率などの特性を決定する場合もあります。
