มวลและตุ้มน้ำหนัก
ตุ้มน้ำหนักมาตรฐานมีกี่คลาส? วัสดุ ค่าคลาดเคลื่อน และวิธีเลือกใช้
ตุ้มน้ำหนักที่ระบุ 1 kg เหมือนกัน อาจมีเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนต่างกันมาก การเลือกให้เหมาะกับงานต้องดูทั้งคลาส มวลพิกัด ผลสอบเทียบ และวิธีใช้งาน ไม่ใช่เลือกจากสี วัสดุ หรือจำนวนทศนิยมของเครื่องชั่งเพียงอย่างเดียว
1. Class ของตุ้มน้ำหนักบอกอะไร?
บทความนี้ใช้ OIML R 111-1:2004 ร่วมกับ Amendment 2025 ซึ่งมี 9 คลาส เรียงจากเกณฑ์เข้มงวดมากไปน้อย: E1, E2, F1, F2, M1, M1–2, M2, M2–3 และ M3 โดยคลาสกลาง M1–2 และ M2–3 ใช้กับมวลพิกัด 50–5 000 kg
Class คือชุดข้อกำหนดด้านมาตรวิทยาและคุณสมบัติทางกายภาพ ไม่ใช่เพียงผลชั่งผ่านหนึ่งครั้ง ส่วน ASTM เป็นอีกระบบหนึ่ง จึงไม่ควรเทียบเลขคลาสข้ามมาตรฐานโดยตรง
| คลาส | งานที่เกี่ยวข้องโดยทั่วไป |
|---|---|
| E1 | มาตรฐานอ้างอิงมวลระดับสูงและถ่ายทอดค่าไปยัง E2 หรือต่ำกว่า |
| E2 | มาตรฐานสำหรับ F1 และงานเครื่องชั่งความเที่ยงตรงสูงที่ต้องการความไม่แน่นอนต่ำ |
| F1 | มาตรฐานสำหรับ F2 และงานห้องปฏิบัติการหรือควบคุมคุณภาพที่ต้องการความละเอียดสูง |
| F2 | มาตรฐานสำหรับ M1 และบางกรณี M2 รวมถึงงานชั่งที่เกณฑ์ยอมรับรองรับ |
| M1 | มาตรฐานสำหรับ M2 และงานตรวจเครื่องชั่งอุตสาหกรรมตามเกณฑ์ที่เหมาะสม |
| M1–2 | ตุ้มขนาดใหญ่ 50–5 000 kg ที่มีเกณฑ์ระหว่าง M1 และ M2 |
| M2 | มาตรฐานสำหรับ M3 และงานชั่งทั่วไปที่ยอมรับค่าคลาดเคลื่อนได้มากกว่า M1 |
| M2–3 | ตุ้มขนาดใหญ่ 50–5 000 kg ที่มีเกณฑ์ระหว่าง M2 และ M3 |
| M3 | งานชั่งทั่วไปหรือเครื่องชั่งความละเอียดต่ำ เมื่อเกณฑ์งานยอมรับได้ |
เป็นภาพรวมเพื่อเริ่มเลือก ต้องประเมินรุ่นเครื่องชั่ง จุดทดสอบ และเกณฑ์จริงก่อนใช้งาน ไม่ได้ยืนยันว่า SK ให้บริการภายใต้การรับรองได้ครบทุกคลาส
อ้างอิง: OIML R 111-1:2004 · §§1.3, 5, 8–11, Table 1 · OIML R 111-1 · Amendment 2025
2. ทำจากวัสดุอะไร? สเตนเลสไม่ได้แปลว่าเป็น E2 เสมอ
วัสดุที่พบได้มีสเตนเลส โลหะผสม ทองเหลืองหรือโลหะชุบ และเหล็กหล่อ ขึ้นอยู่กับคลาส ขนาด และรูปแบบตุ้ม มาตรฐานกำหนดคุณสมบัติ เช่น ความทนการกัดกร่อน ความแข็ง ความหนาแน่น สมบัติแม่เหล็ก และสภาพผิว จึงระบุคลาสจากวัสดุอย่างเดียวไม่ได้
| กลุ่ม | วัสดุและลักษณะที่พบ | ข้อควรระวัง |
|---|---|---|
| E1 / E2 | มักเป็นสเตนเลสหรือโลหะผสมเสถียรสูง ผิวเรียบขัดเงา | ต้องดูข้อมูลความหนาแน่น แม่เหล็ก ผิว และผลสอบเทียบประกอบ |
| F1 / F2 | สเตนเลส หรือโลหะที่มีสมบัติตามข้อกำหนด บางแบบอาจชุบผิว | รอยขีดข่วนและผิวชุบหลุดอาจเปลี่ยนมวลและความทนการกัดกร่อน |
| M1 / M2 / M3 | พบทั้งสเตนเลส ทองเหลืองหรือโลหะที่เทียบเท่า และเหล็กหล่อ โดยขึ้นกับขนาดและรูปทรง | ไม่ใช่ทุกขนาดจะใช้เหล็กหล่อได้ ต้องตรวจข้อกำหนดของแบบนั้น |
| M1–2 / M2–3 | ตุ้มขนาดใหญ่ พบเหล็กหล่อหรือโครงสร้างโลหะที่เหมาะกับงาน | สนิม สีหลุด สิ่งสกปรก และอุปกรณ์ยกที่ไม่เหมาะสมเป็นจุดสำคัญ |
อ้างอิง: OIML R 111-1:2004 · §§1.3, 5, 8–11, Table 1 · METTLER TOLEDO · Test weights and selection guidance
3. แต่ละคลาสคลาดเคลื่อนได้เท่าไร?
ค่าต่อไปนี้เป็นตัวอย่าง Maximum Permissible Error (MPE) ของมวลตามข้อตกลง หรือ conventional mass จาก Table 1 ไม่ใช่ค่าความไม่แน่นอน และไม่ใช่เปอร์เซ็นต์ เลือกแถวตามมวลพิกัด แล้วอ่านคอลัมน์คลาส ทุกตัวเลขมีเครื่องหมาย ± และหน่วยเป็น mg
ตัวอย่าง 1 kg คลาส F1 มี MPE ±5 mg หรือ ±0.005 g ส่วนคลาส M1 ที่มวลเดียวกันมี MPE ±50 mg หรือ ±0.05 g ความต่างนี้เป็นเกณฑ์ของคลาส ไม่ใช่ผลสอบเทียบจริงของตุ้มทุกลูก
| มวลพิกัด | E1 | E2 | F1 | F2 | M1 | M1–2 | M2 | M2–3 | M3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 mg | 0.003 | 0.006 | 0.020 | 0.06 | 0.20 | — | — | — | — |
| 1 g | 0.010 | 0.03 | 0.10 | 0.3 | 1.0 | — | 3.0 | — | 10 |
| 10 g | 0.020 | 0.06 | 0.20 | 0.6 | 2.0 | — | 6.0 | — | 20 |
| 100 g | 0.05 | 0.16 | 0.5 | 1.6 | 5.0 | — | 16 | — | 50 |
| 1 kg | 0.5 | 1.6 | 5.0 | 16 | 50 | — | 160 | — | 500 |
| 10 kg | 5.0 | 16 | 50 | 160 | 500 | — | 1 600 | — | 5 000 |
| 20 kg | 10 | 30 | 100 | 300 | 1 000 | — | 3 000 | — | 10 000 |
| 50 kg | 25 | 80 | 250 | 800 | 2 500 | 5 000 | 8 000 | 16 000 | 25 000 |
| 500 kg | — | 800 | 2 500 | 8 000 | 25 000 | 50 000 | 80 000 | 160 000 | 250 000 |
1 g = 1 000 mg · เครื่องหมาย — หมายถึงไม่มีรายการคลาส/มวลนั้นในตารางต้นฉบับ ไม่ใช่ศูนย์ ห้ามคำนวณต่อช่วงหรือเทียบบัญญัติไตรยางศ์ ตารางนี้คัดเฉพาะขนาดตัวอย่าง; ขนาดอื่นให้เปิด Table 1 ฉบับเต็ม
4. MPE ต่างจากความไม่แน่นอนอย่างไร?
MPE เป็นขอบเขตที่มาตรฐานยอมให้ ส่วนผลสอบเทียบบอกค่ามวลที่ประเมินได้ ค่าต่างจากมวลพิกัด และความไม่แน่นอนขยาย U ของการวัดนั้น ค่า U ต้องอ่านจากใบรับรอง ไม่สามารถนำค่า MPE ในตารางไปเขียนแทนได้
สำหรับเงื่อนไขด้านมวลใน OIML R 111-1 ข้อ 5: U ที่ k = 2 ต้องไม่เกิน MPE/3 และต้องพิจารณา |mc − m0| + U ≤ MPE โดย mc คือมวลตามข้อตกลงและ m0 คือมวลพิกัด นอกจากนี้ยังมีข้อกำหนดทางกายภาพอื่น จึงไม่ควรสรุปคลาสจากสมการเดียว
ตัวอย่างสมมติ 1 kg F1: MPE = 5 mg หากค่าต่าง = +3 mg และ U = 1 mg จะได้ 3 + 1 = 4 mg ซึ่งผ่านเงื่อนไขด้านมวลนี้ แต่หากค่าต่าง = +4.5 mg และ U = 1 mg จะได้ 5.5 mg ซึ่งไม่ผ่าน แม้ค่าต่างเพียงอย่างเดียวจะยังต่ำกว่า 5 mg
5. เลือกคลาสให้เหมาะกับงาน ไม่เริ่มจากจำนวนทศนิยมอย่างเดียว
เริ่มจากค่าที่งานยอมให้คลาดเคลื่อน ณ จุดทดสอบจริง แล้วประเมินส่วนที่มาจากตุ้มอ้างอิง ผลสอบเทียบ ความไม่แน่นอน การเปลี่ยนมวลระหว่างใช้งาน และเครื่องชั่ง ตัวอย่างการใช้งานในตารางคลาสเป็นเพียงแนวทาง ไม่ใช่สูตรว่าเครื่องชั่งทศนิยมเท่านี้ต้องใช้คลาสเดียวเสมอ
งานเตรียมสารหรือชั่งตัวอย่างปริมาณน้อยอาจต้องพิจารณา E2 หรือ F1 พร้อมข้อมูลสอบเทียบที่เหมาะสม ส่วนงานชั่งผลิตหรือพิกัดสูงอาจพิจารณา F2 หรือกลุ่ม M ตามเกณฑ์ของงาน หากใช้หลายลูกรวมกันต้องพิจารณาค่ามวลและความไม่แน่นอนของชุดที่ใช้ด้วย ไม่หยิบ MPE ของลูกเดียวไปแทนทั้งชุด
- ระบุงาน: ตรวจประจำวัน สอบเทียบ หรือปรับเครื่อง
- แจ้งพิกัดสูงสุด ค่าขั้นอ่าน d และค่า e หากเกี่ยวข้อง
- เลือกมวลพิกัดให้ครอบคลุมจุดใช้งานจริง
- กำหนดเกณฑ์ยอมรับและข้อมูลจากใบรับรองที่ต้องใช้
- ประเมินสภาพแวดล้อม วิธีจับถือ และรอบทบทวนผล
อ้างอิง: METTLER TOLEDO · Test weights and selection guidance
6. ข้อควรระวังที่ช่วยรักษาค่าของตุ้มน้ำหนัก
รอยนิ้วมือ ฝุ่น ความชื้น สนิม และรอยสึกทำให้มวลเปลี่ยนได้ ใช้ปากคีบหรือถุงมือสะอาดที่เหมาะกับขนาด เก็บในช่องแยก และให้ตุ้มปรับอุณหภูมิเข้ากับห้องก่อนวัด เวลาที่ต้องรอขึ้นอยู่กับขนาดและความต่างอุณหภูมิ ไม่ใช้เวลาตายตัวสำหรับทุกกรณี
หลีกเลี่ยงการขัด ถูด้วยสารเคมี ทาสี ติดสติกเกอร์ สลักหมายเลข หรือเปิดช่องปรับมวลเอง ควรตกลงวิธีทำความสะอาดและความต้องการผลก่อนทำความสะอาดกับห้องปฏิบัติการ เพราะการทำความสะอาดอาจเปลี่ยนค่า หากตกกระแทก เกิดสนิม หรือพบค่าผิดปกติ ให้แยกตรวจสอบก่อนนำกลับใช้
- E1/E2: ควบคุมการจับถือ อุณหภูมิ แม่เหล็ก และแรงลอยตัวอากาศอย่างเหมาะสม
- F1/F2: รักษาผิวและเก็บประวัติผลสอบเทียบ
- กลุ่ม M: ตรวจสนิม สีหลุด เศษวัสดุ และฐานสัมผัส
- ตุ้มหนัก: ใช้อุปกรณ์ยกที่เหมาะสมและตรวจพิกัดก่อนเคลื่อนย้าย
- กำหนดรอบสอบเทียบจากความเสี่ยง การใช้งาน และประวัติผล
อ้างอิง: NIST · Good Measurement Practices · METTLER TOLEDO · Test weights and selection guidance
7. เตรียมข้อมูลให้ SK ช่วยประเมินงานสอบเทียบ
ส่งรูปตุ้มและป้ายบนกล่อง พร้อม Class มวลพิกัด จำนวน รหัสประจำตัว ใบรับรองเดิมถ้ามี และข้อมูลเครื่องชั่งที่ใช้ ทีม SK จะช่วยประเมินรายการสอบเทียบและข้อมูลผลที่ต้องการให้เหมาะกับการใช้งาน
หากต้องการผลภายใต้การรับรอง ISO/IEC 17025 ให้ยืนยันคลาส ช่วงมวล วิธี และความไม่แน่นอนที่รองรับจากขอบข่ายปัจจุบันก่อนเสนอราคา การสอบเทียบเครื่องชั่งและการสอบเทียบตุ้มน้ำหนักเป็นคนละรายการ ควรวางแผนให้เครื่องชั่งและมาตรฐานอ้างอิงพร้อมใช้งานร่วมกัน
FAQ
ตุ้ม 1 kg คลาส F1 คลาดเคลื่อนได้เท่าไร?
Table 1 ของ OIML R 111-1 กำหนด MPE ±5 mg หรือ ±0.005 g สำหรับ 1 kg F1 แต่การประเมินความสอดคล้องต้องพิจารณาความไม่แน่นอนและข้อกำหนดอื่นด้วย
ตุ้มสเตนเลสทุกลูกเป็น F1 หรือ E2 หรือไม่?
ไม่ใช่ วัสดุอย่างเดียวไม่ยืนยันคลาส ต้องตรวจเอกสารระบุคลาส ผลสอบเทียบ และข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง เช่น ผิว ความหนาแน่น และสมบัติแม่เหล็ก
ใช้ M1 ตรวจเครื่องชั่งทุกชนิดได้ไหม?
ไม่ได้ ต้องพิจารณาเกณฑ์งาน จุดทดสอบ และความเหมาะสมของมาตรฐานอ้างอิง คลาสที่เพียงพอกับเครื่องชั่งหนึ่งอาจไม่เพียงพอกับอีกเครื่อง
สอบเทียบแล้วถือว่าผ่านคลาสโดยอัตโนมัติไหม?
ไม่ถือว่าผ่านโดยอัตโนมัติ การสอบเทียบให้ข้อมูลผลการวัด หากต้องการคำตัดสินตาม OIML class ต้องระบุข้อกำหนด การตรวจที่เกี่ยวข้อง และกฎการตัดสินให้ชัดเจนก่อนสั่งงาน