التوازن ، أداة لمقارنة أوزان جسمين ، عادة لأغراض علمية ، لتحديد الفرق في الكتلة (أو الوزن).
يعود اختراع توازن الذراع المتساوية على الأقل إلى زمن المصريين القدماء ، ربما في وقت مبكر من 5000 قبل الميلاد. في الأنواع الأولى ، تم دعم الحزمة في المركز وتم تعليق المقالي من النهايات بواسطة الحبال. كان التحسين اللاحق في التصميم هو استخدام دبوس من خلال مركز الشعاع للحمل المركزي ، الذي قدمه الرومان حول وقت المسيح. أدى اختراع حواف السكين في القرن الثامن عشر إلى تطوير التوازن الميكانيكي الحديث. بحلول نهاية القرن التاسع عشر ، تطور التوازن في أوروبا إلى أحد أكثر أنواع أجهزة القياس دقة في العالم. في القرن العشرين ، تم تطوير الموازين الإلكترونية ، اعتمادًا على التعويض الكهربائي بدلاً من الانحراف الميكانيكي.
يتكون التوازن الميكانيكي ، بشكل أساسي ، من حزمة صلبة تتأرجح على حافة سكين أفقية مركزية كنقطة ارتكاز ولها حافتان سكينيتان متوازيتان ومتساويتان من المركز. الأحمال المراد وزنها مدعومة على المقالي المعلقة من المحامل. للحصول على أفضل تصميم ، توجد حافتان إضافيتان أو أكثر للسكين بين المحمل النهائي والمقلاة ، واحدة لمنع إمالة الطائرة والأخرى لإصلاح مركز الحمل عند نقطة معينة على حافة السكين النهائية. تمنع آلية الإمساك الضرر أثناء التحميل عن طريق فصل حواف السكين عن محاملها. يمكن الإشارة إلى انحراف التوازن عن طريق مؤشر متصل بالحزمة ويمر فوق مقياس متدرج أو عن طريق الانعكاس من مرآة على الحزمة إلى مقياس بعيد.
تُعرف الطريقة الأكثر وضوحًا لاستخدام التوازن باسم الوزن المباشر. يتم وضع المادة التي يتم وزنها في وعاء واحد ، مع أوزان معروفة كافية على القالب الآخر بحيث يكون الشعاع في حالة توازن. يشير الفرق بين القراءة الصفرية والقراءة مع المقالي المحملة إلى الفرق بين الأحمال في أقسام المقياس. يتطلب مثل هذا الوزن المباشر أن تكون الأذرع متساوية الطول. عندما يكون الخطأ الناتج عن أذرع غير متساوية أكبر من الدقة المطلوبة ، يمكن استخدام طريقة استبدال الوزن. في هذه الطريقة ، تتم إضافة أوزان موازنة إلى وعاء واحد لموازنة الحمل غير المعروف من جهة أخرى. ثم يتم استبدال الأوزان المعروفة بالحمل غير المعروف. تتطلب هذه الطريقة فقط أن يحافظ ذراعا العارضة على نفس الأطوال أثناء الوزن. أي تأثير لعدم المساواة هو نفسه لكل من الأحمال وبالتالي يتم التخلص منه.
تم إنشاء أرصدة كوارتز صغيرة ذات سعة أقل من جرام بموثوقية أكبر بكثير مما تم العثور عليه عادة مع أرصدة صغيرة من نوع الفحص لها شعاع معدني بثلاث حواف سكين. تستخدم الميزانيات الصغيرة بشكل رئيسي لتحديد كثافات الغازات ، وخاصة الغازات التي يمكن الحصول عليها بكميات صغيرة فقط. يعمل الميزان عادةً في غرفة مانعة لتسرب الغاز ، ويقاس التغير في الوزن بالتغيير في قوة الطفو الصافية على الميزان بسبب الغاز الذي يتم تعليق التوازن فيه ، ويتم تعديل ضغط الغاز وقياسه بواسطة مقياس ضغط زئبقي متصل بقضية التوازن.
التوازن الفائق هو أي جهاز وزن يعمل على تحديد وزن العينات الأصغر مما يمكن وزنه باستخدام الميزان الدقيق - أي إجمالي الكميات الصغيرة مثل واحد أو بضعة ميكروجرامات. تتضمن المبادئ التي تم بناء الموازين فائقة الصغر بنجاحها مرونة العناصر الهيكلية ، والإزاحة في السوائل ، والموازنة عن طريق المجالات الكهربائية والمغناطيسية ، ومجموعات من هذه. تم قياس التأثيرات الناتجة عن الكتل الدقيقة التي تم وزنها من خلال طرق الإشعاع البصري والكهربائي والنووي لتحديد الإزاحة والقياسات البصرية والكهربائية للقوى المستخدمة لاستعادة الإزاحة التي تسببها العينة التي يتم وزنها.
اعتمد نجاح التوازنات التقليدية في العصر الحديث على الخصائص المرنة لبعض المواد المناسبة ، وخاصة ألياف الكوارتز ، التي تتمتع بقوة ومرونة كبيرتين ومستقلة نسبيًا عن تأثيرات درجة الحرارة ، التباطؤ ، والانحناء غير المرن. وقد استندت أكثر الميزانيات فائقة النحافة والعملية إلى مبدأ موازنة الحمل عن طريق تطبيق عزم الدوران على ألياف الكوارتز. يستخدم أحد التصميمات البسيطة أليافًا صلبة كحزمة أفقية ، مدعومة في مركزها بألياف الكوارتز الالتوائية الأفقية الممتدة محكمة الغلق عليها بزوايا قائمة. على كل طرف من الشعاع ، يتم تعليق المقلاة ، حيث يقوم أحدهما بموازنة الآخر. يتم استعادة انحراف الحزمة الناتجة عن إضافة العينة إلى وعاء واحد من خلال تدوير نهاية ألياف الالتواء حتى يتم وضع الحزمة مرة أخرى في وضعها الأفقي ويمكن تطبيق النطاق الكامل من الالتواء في الألياف المعلقة على قياس تمت إضافة الحمل إلى وعاء واحد. تتم قراءة كمية الالتواء اللازمة للترميم عن طريق قرص متصل بنهاية ألياف الالتواء. يتم الحصول على الوزن عن طريق معايرة التوازن مقابل الأوزان المعروفة وقراءة القيمة من مخطط معايرة الوزن مقابل الالتواء. على عكس موازين الإزاحة المباشرة التي تعتمد فقط على مرونة الأعضاء الهيكلية ، يسمح توازن الالتواء للجاذبية بموازنة أكبر مكون للحمل ، أي المقالي ، وينتج عنها زيادة كبيرة في سعة الحمولة.
كانت الموازين في أواخر القرن العشرين عادة إلكترونية وأكثر دقة من الموازين الميكانيكية. قام ماسح ضوئي بقياس إزاحة القدر الذي يحمل الجسم المراد وزنه ، وبواسطة مكبر للصوت وربما جهاز كمبيوتر ، تسبب في توليد تيار أعاد المقلاة إلى وضعها صفر. تم قراءة القياسات على شاشة رقمية أو مطبوعة. أنظمة الوزن الإلكترونية لا تقيس الكتلة الإجمالية فحسب ، بل قد تحدد أيضًا خصائص مثل متوسط الوزن ومحتوى الرطوبة.
