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衡器的发展历史
信息来源: | 发布日期: 2015-12-08 | 浏览量:
关键词:衡器

首台称重装置公认出现在埃及和巴比伦时代,时间早在公元前 5000 年。这台古老的衡器是采用简单的木头天平,两端各有一个孔,中间也有一个孔,穿过中间孔的绳子用于支撑天平梁。秤盘由通过天平梁两端孔的绳子支撑。这种结构被称为“等臂天平”,一个秤盘中物体的重量与另一个秤盘中物体的重量相等,中心支撑作为支点。
约公元前 2000 年,人们对原来的结构进行了一些改进,从天平的顶部钻出一个垂直孔,用于连接天平每端的水平孔。每个秤盘的吊绳从通过横向孔的垂直孔穿到秤盘。按照这种方式,由于秤盘的重量,吊绳保持与天平梁各端的固定接触,这种改进有助于更确切地确定杠杆臂的长度。
这种天平是罗马时代以前的已知的^衡器。但是,这并不意味着它保持其原来的结构。在此五千年期间,主要的改进就是较大地提高了天平的准确度及方便性。
约公元前 1000 年,通过青铜环代替绳子枢轴,对上述衡器进行了改进。虽然青铜环没有提高衡器的准确度,但是确实提高了轻便性及方便性,从而使衡器的使用更普遍。然后,约公元前500年,开始使用钩环。将支轴销固定在钩环上,从而使天平梁容易从支轴销上取下。不久以后,通过将支轴偏离中心,较低的负荷就可以对较重的负荷进行平衡,并且开始使用倍数杠杆(非等臂天平)。
数千年来,等臂天平是全球使用的^衡器。公元前400年左右,出现新的称重原理,被称为“丹麦俾斯麦衡器”。它包括木杆及秤钩,木杆将较大的砝码固定在一端,秤钩用于另一端的负荷。支点可以移动,绳子或金属环沿着秤杆滑动,直到它平衡为止。
通过秤下侧的系列槽口读出重量。尽管它不^准确,但是它在全球非常流行,并且采用不同的名称。简称称重控制器
这种天平在公元前200年进行了重要改进,此时罗马人发明了杆秤。杆秤与俾斯麦衡器不同,有带固定支点的秤杆,并且基于相等力矩的原理。
杆秤被认为是可靠的和准确的衡器。其原理是从远处施加力量。力量乘以距离得到的积被称为“力矩”,如果两种力矩的和相等,就认为系统处于平衡状态。
杆秤也是首次使用滑动砝码的原理。一个秤钩固定在较短臂上,用于支撑负荷,另一个秤钩固定第二个支点上,用于支撑或悬挂杆秤。通过沿着秤杆移动砝码,对负荷进行称重。与等臂天平相比,杆秤的较大优点就是能够通过较轻的砝码对更重的负荷进行称重。例如,等臂天平的梁为单杠杆,其比率为 1:1;杆秤的秤杆为倍数杠杆,其比率为5:1。
公元1490年,列奥纳多·达·芬奇,著名的画家、雕刻家、建筑师及工程师,设计了自动平衡及自动指示的衡器。
他采用同样的原理设计了两种衡器结构。在一种结构中,半圆形秤盘通过转轴的方式悬挂在立柱上,并且转轴位于秤盘直径的中心。悬挂在秤盘一个角上的砝码使衡器转动,从而慢慢地增加负荷对应的重量。这两种重量平衡时,转动停止。
另外一种采用三角形结构,三角形悬挂其^高点上,并且负荷悬挂在三角形底座的一个角上。在此情况下,负荷使三角形绕着其枢轴转动,转动方式与半圆形秤的转动方式相同。达·芬奇的自动指示衡器与自动平衡衡器一样重要。这种衡器有读数器,位于秤盘的弧面上,并且三衡器的发展

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