Une balance de laboratoire est un instrument de pesée de précision, et ce qui distingue un type d'un autre est la lisibilité, soit le plus petit échelon qu'affiche l'écran : 0,01 mg pour une balance semi-micro, 0,1 mg pour une balance analytique et de 1 mg à 1 g pour une balance de précision. Le bon choix découle de deux données que vous connaissez déjà : le plus petit échantillon que vous pèserez et la précision avec laquelle sa masse doit être connue. Ce guide les transforme en calcul à l'aide de la règle de répétabilité de l'USP <41> (en anglais), indique quelles familles Ohaus ERE offre à chaque niveau et traite de l'emplacement, de l'étalonnage et des cas où une balance doit être approuvée par Mesures Canada.
Dans ce guide
- Qu'est-ce qu'une balance de laboratoire et quels types existe-t-il ?
- Comment adapter la lisibilité à votre plus petit échantillon ?
- Quel type vous faut-il ?
- Quelles caractéristiques comptent en plus de la lisibilité ?
- Où placer une balance et comment en préserver l'exactitude ?
- Faut-il une balance approuvée pour le commerce au Canada ?
- Comment choisir une balance de laboratoire, étape par étape ?
Qu'est-ce qu'une balance de laboratoire et quels types existe-t-il ?
Une balance de laboratoire mesure la masse selon une lisibilité déterminée, et on les classe d'après cette lisibilité : semi-micro, analytique, de précision et portable. Le tableau présente les plages indiquées sur les fiches Ohaus qu'ERE affiche dans sa collection Balances.
| Type | Lisibilité | Portée maximale (fiches Ohaus d'ERE) | Familles Ohaus offertes par ERE |
|---|---|---|---|
| Semi-micro | 0,01 mg (0,1 mg sur les modèles à double plage) | 82 à 220 g | Pioneer® Semi-Micro · Explorer™ Semi-Micro EXR · Explorer Plus™ Semi-Micro EXP · Adventurer™ Semi-Micro |
| Analytique | 0,1 mg | 62 à 320 g | Pioneer® Analytique · Adventurer® Analytique · PR Series Analytique · Explorer™ Analytique EXR · Explorer Plus™ Analytique EXP |
| De précision | 1 mg à 1 g | 160 à 12 200 g | Pioneer® de précision · Adventurer™ de précision · PR Series de précision · Explorer™ de précision EXR · Explorer Plus™ de précision EXP |
| Grande portée | 0,1 g | 12 000 à 65 000 g | Adventurer™ de précision grande portée · Pioneer™ de précision grande portée · Explorer Plus™ grande portée EXP |
| Portable | 1 mg à 1 g | 120 à 22 000 g | Scout™ SPX · Scout® STX · Navigator™ · Compass™ CX · Compass™ CR · PS Series |
Deux précisions sur le tableau. Les modèles dont le numéro comporte un D, comme l'EXR125D, indiquent deux portées et deux lisibilités (82 g / 120 g et 0,01 mg / 0,1 mg pour celui-là). Par ailleurs, la collection Balances compte aussi des balances mécaniques à fléau, à ressort et scolaires qui ne demandent aucune alimentation. Pour les balances de comptoir, de comptage et de plancher conçues pour la pesée industrielle, consultez la collection Balances industrielles et notre guide des balances industrielles.
Comment adapter la lisibilité à votre plus petit échantillon ?
Multipliez la lisibilité par 820. L'USP <41> (le texte du chapitre, en anglais, est public) juge une balance satisfaisante lorsque deux fois l'écart-type de pesées répétées, divisé par le plus petit poids net que vous prévoyez utiliser, ne dépasse pas 0,10 %. Si l'écart-type obtenu est inférieur à 0,41 d, où d est l'échelon (la lisibilité), on utilise 0,41 d à la place. En fixant l'écart-type à ce plancher, on obtient un meilleur poids minimal possible de 2 × 0,41 d ÷ 0,001 = 820 d.
| Lisibilité (d) | Type habituel | Meilleur poids minimal possible (820 d) | Avec un facteur de sécurité de 2 |
|---|---|---|---|
| 0,01 mg | Semi-micro | 8,2 mg | 16,4 mg |
| 0,1 mg | Analytique | 82 mg | 164 mg |
| 1 mg | De précision, portable | 820 mg | 1,64 g |
| 0,01 g | De précision, portable | 8,2 g | 16,4 g |
| 0,1 g | De précision, grande portée, portable | 82 g | 164 g |
| 1 g | De précision, portable | 820 g | 1 640 g |
La dernière colonne applique le facteur de sécurité de 2 que la FAQ de l'USP (en anglais) juge en général efficace dans des conditions de laboratoire stables avec des opérateurs formés. Deux exemples de calcul (les nôtres, appliqués à la règle de l'USP, et non un tableau de l'USP) :
- Une aliquote de 50 mg d'étalon de référence. Une balance analytique de 0,1 mg ne peut pas respecter la limite de 0,10 % sous 82 mg : 50 mg échoue donc même dans le meilleur des cas. Une balance semi-micro de 0,01 mg a un plancher de 8,2 mg (16,4 mg avec la marge), et 50 mg le dépasse environ trois fois.
- Une aliquote de 5 g de sol ou de boue. Une balance de 0,01 g a un plancher de 8,2 g : 5 g échoue. Une balance de 1 mg a un plancher de 0,82 g (1,64 g avec la marge), et 5 g le dépasse environ trois fois.
Trois réserves sur ce chiffre. Premièrement, 820 d est le meilleur cas : dans une pièce où l'air circule, l'écart-type mesuré est plus grand et le poids minimal augmente avec lui. La FAQ de l'USP ajoute que le poids minimal calculé peut évoluer avec le temps et que le plus petit poids net est le seuil de l'utilisateur, qui doit se situer au-dessus. Deuxièmement, il ne vaut que pour le poids net : le contenant de tare ou le papier de pesée n'entre pas en compte. Troisièmement, l'USP <41> est obligatoire lorsqu'une procédure exige qu'une substance soit « pesée exactement », et la FAQ de l'USP précise que c'est l'application, et non le fait que la balance soit analytique ou de précision, qui détermine s'il s'applique. Pour les autres usages, le chapitre dit que la répétabilité et l'exactitude doivent être adaptées aux exigences de l'usage. Si votre méthode tolère 1 % plutôt que 0,10 %, la même formule donne 82 d.
Quel type vous faut-il : semi-micro, analytique, de précision, grande portée ou portable ?
Retenez la lisibilité la plus grossière qui respecte encore votre poids minimal avec une marge, puis la portée qui couvre votre charge la plus lourde, échantillon et contenant compris. La portée modifie à peine le poids minimal, car l'USP note que l'écart-type reste à peu près constant dans le bas de la plage de mesure.
- Semi-micro (0,01 mg, 82 à 220 g). Échantillons et étalons à l'échelle du milligramme. C'est la lisibilité la plus fine parmi les balances Ohaus qu'ERE affiche en ligne.
- Analytique (0,1 mg, 62 à 320 g). Pesée analytique courante lorsque le plus petit échantillon net se situe nettement au-dessus du plancher de 82 mg.
- De précision (1 mg à 1 g, 160 à 12 200 g). Échantillons plus gros et contenants plus lourds. Les modèles de 1 mg couvrent de 220 à 1 200 g; les modèles de 0,01 g et de 0,1 g couvrent les charges plus lourdes.
- Grande portée (0,1 g, 12 000 à 65 000 g). Gros contenants d'échantillons, objets lourds et matières en vrac pour lesquels un dixième de gramme suffit.
- Portable (1 mg à 1 g, 120 à 22 000 g). Usage sur le terrain, en véhicule ou sur un poste partagé. L'autonomie varie beaucoup d'une fiche à l'autre : la Compass™ CX indique 1 001 heures avec des piles jetables et la Scout® STX, 6 heures. Lisez cette ligne avant d'acheter pour un usage sur le terrain.
La pesée de filtres à poussière
Si vous échantillonnez la poussière en suspension (voir nos guides sur les cyclones pour poussière respirable et sur les cassettes d'échantillonnage de l'air), vérifiez la méthode avant de supposer qu'une balance suffira. La méthode NIOSH 0600 (en anglais) exige une balance d'une sensibilité de 0,001 mg, des poids de classe S-1.1 du NIST ou de classe 1 de l'ASTM et une salle ou une enceinte à atmosphère contrôlée pour la balance, par exemple à 20 °C ± 1 °C et 50 % ± 5 % d'humidité relative; elle indique une précision inférieure à 10 µg avec une balance de 0,001 mg, contre moins de 70 µg avec une balance de 0,01 mg. La lisibilité la plus fine parmi les balances Ohaus qu'ERE affiche en ligne est de 0,01 mg : demandez-nous conseil avant de commander pour la pesée de filtres, plutôt que de supposer qu'une balance semi-micro satisfait la méthode telle qu'elle est écrite.
Quelles caractéristiques comptent en plus de la lisibilité ?
Vérifiez l'option d'étalonnage interne, le pare-vent, la taille du plateau, la connectivité et, sur les modèles portables, l'autonomie. Tout figure sur les fiches des produits, et cela varie d'un modèle à l'autre au sein d'une même famille.
- Étalonnage interne. Les fiches indiquent AutoCal™ (automatique), InCal™ (semi-automatique) ou aucun. Dans la famille PR analytique, par exemple, la PR224 indique InCal et la PR224/E n'en indique aucun, tandis que l'Explorer EXR224 indique AutoCal. La FAQ de l'USP rappelle que les poids intégrés ne sont pas raccordés à un étalon (traçabilité métrologique) et que, s'ils servent chaque jour, l'essai de sensibilité avec un poids externe peut être espacé (son exemple : chaque semaine ou chaque mois, selon l'évaluation du risque).
- Pare-vent. Les fiches analytiques indiquent un pare-vent, tout comme les fiches semi-micro Explorer, Explorer Plus et Adventurer. Sur les fiches de précision PR, Adventurer et Explorer, les modèles de 1 mg en indiquent un et ceux de 0,01 g et plus grossiers n'en indiquent pas.
- Taille du plateau. Les fiches analytiques indiquent un plateau de 90 mm (3,5 po) et les fiches semi-micro, un plateau de 80 mm (3,15 po); les modèles de 1 mg des fiches de précision PR, Adventurer et Explorer indiquent des plateaux de 4,7 à 5,1 po (120 à 130 mm). Adaptez-la à vos nacelles et à vos contenants.
- Connectivité et données. La fiche PR Series Analytique indique un port RS232 et renvoie à des fiches techniques et à des manuels en anglais et en français. Consultez la fiche technique du modèle exact avant de supposer la présence d'un port USB ou Ethernet.
Où placer une balance et comment en préserver l'exactitude ?
Installez-la sur une surface stable, loin de la ventilation, des vibrations et des sources de chaleur, ainsi que des portes et des zones de passage comme les corridors, puis gardez-la de niveau, ajustée et vérifiée. Ce sont les facteurs qu'énumère la FAQ de l'USP lorsqu'on déplace une balance : après un déplacement, on contrôle la mise de niveau, on ajuste avec les poids intégrés, on exécute les vérifications de performance et, si les conditions ont changé, on étalonne.
- Vérifications de performance. L'USP exige des vérifications périodiques de la sensibilité et de la répétabilité entre les étalonnages, dont la fréquence est fixée par le laboratoire à partir d'une analyse de risque ou par un organisme de réglementation qui en prescrit une. Elle n'exige pas de vérifications quotidiennes.
- Essai d'exactitude. L'USP <41> juge satisfaisante une balance dont la lecture se situe à 0,10 % près d'un poids d'essai approprié, soit un poids de 5 % à 100 % de la portée de la balance dont l'erreur maximale tolérée ne dépasse pas le tiers de la limite d'essai. Le chapitre renvoie à ASTM E617 et à OIML R 111 pour les poids d'essai.
- Essai de répétabilité. La FAQ de l'USP indique qu'une charge de quelques pour cent de la portée, environ 5 %, suffit, car l'écart-type est à peu près constant dans le bas de la plage. L'essai comprend 10 mesures.
- Étalonnage. Un étalonnage complet comprend des essais de répétabilité, d'excentricité et d'erreur d'indication et donne une incertitude de mesure. L'USP cite EURAMET cg-18 et ASTM E898. Pour une balance de 220 g, les points d'essai de l'exemple de la FAQ sont 0, 50, 100, 150 et 220 g.
Faut-il une balance approuvée pour le commerce au Canada ?
Seulement si la pesée est de nature commerciale. Le bulletin GEN-41 de Mesures Canada (en anglais) précise que les appareils utilisés dans le commerce doivent faire l'objet d'une approbation de modèle et d'une inspection, et que ceux qui ne servent pas au commerce en sont dispensés. Le commerce désigne la vente, l'achat, l'échange ou la fourniture d'un bien ou d'un service en fonction de la mesure.
Le bulletin GEN-41 trace la ligne selon l'usage de la pesée. Déterminer la quantité d'une marchandise mesurée individuellement, ou un ajustement de cette quantité, relève du commerce. Peser des échantillons avant et après un nettoyage ou un séchage pour ajuster la quantité achetée, ce que le bulletin appelle « dockage », est réputé être du commerce. Déterminer la qualité ou la catégorie d'un produit n'en est pas, et une mesure qui n'influe que sur le prix et non sur la quantité est une mesure de qualité. Un laboratoire qui contrôle la qualité d'un produit se trouve d'un côté de cette ligne, et un laboratoire qui établit un ajustement d'humidité sur une cargaison achetée se trouve de l'autre. Lorsque le chiffre recherché est la fraction d'humidité elle-même, un analyseur d'humidité pèse l'échantillon pendant qu'il le sèche.
Certaines fiches d'ERE indiquent une valeur de « Readability (Certified) » (lisibilité certifiée), par exemple les PR523N et AX223N/E à 0,01 g. Qu'un modèle donné porte une approbation de Mesures Canada pour votre usage se confirme d'après son approbation, et non d'après le suffixe du modèle : demandez-nous de le confirmer avant de commander pour un usage commercial. Pour les balances industrielles, les règles d'échelons et de charge minimale de Mesures Canada sont détaillées dans notre guide des balances industrielles.
Comment choisir une balance de laboratoire, étape par étape ?
Partez de l'échantillon pour arriver à la balance : plus petit poids net et tolérance, puis lisibilité, portée, caractéristiques, contexte réglementaire et emplacement.
- Notez votre plus petit échantillon net et votre tolérance. Relevez la plus petite quantité que vous pèserez (nette du contenant) et la précision avec laquelle sa masse doit être connue. Le chapitre 41 de l'USP retient 0,10 % pour les substances à peser exactement; votre méthode peut exiger un autre chiffre.
- Calculez le poids minimal dont vous avez besoin. À une tolérance de 0,10 %, le meilleur poids minimal possible est 820 fois la lisibilité, et la FAQ de l'USP juge en général efficace un facteur de sécurité de 2 dans des conditions stables avec des opérateurs formés. Retenez la lisibilité la plus grossière dont le chiffre, doublé, reste inférieur à votre plus petit échantillon.
- Choisissez la portée. Retenez la charge la plus lourde que vous déposerez sur le plateau, contenant compris. La portée influe peu sur le poids minimal, car l'USP note que l'écart-type reste à peu près constant dans le bas de la plage de mesure.
- Choisissez les caractéristiques. Vérifiez l'option d'étalonnage interne (AutoCal, InCal ou aucune), le pare-vent, la taille du plateau, la connectivité et, pour un modèle portable, l'autonomie indiquée sur la fiche du produit.
- Déterminez si la pesée est de nature commerciale et si votre méthode nomme une balance. Une pesée qui fixe la quantité vendue relève des règles de Mesures Canada sur le commerce. Une méthode comme NIOSH 0600 peut aussi imposer la lisibilité de la balance et les conditions de la pièce.
- Prévoyez l'emplacement, les poids d'essai et les vérifications de performance. Éloignez la balance des bouches d'air, des vibrations, de la chaleur, des portes et des corridors, et utilisez des poids d'essai conformes à ASTM E617 ou à OIML R 111. Fixez la fréquence des vérifications à partir de votre propre analyse de risque.
Envoyez-nous le plus petit échantillon net, la tolérance ou la méthode, la charge la plus lourde, la nature commerciale ou non de la pesée et l'endroit où la balance sera installée, et nous vous proposerons un modèle de la collection Balances.
Besoin d'aide pour choisir une balance de laboratoire ?
ERE Inc. est le spécialiste canadien de l'équipement environnemental depuis plus de 30 ans. Indiquez-nous votre plus petit échantillon, votre tolérance et votre portée, et nous choisirons la balance Ohaus, les caractéristiques et la méthode d'étalonnage.
→ Demander une soumission | 1-888-287-EREC | Parcourir les balances | sales@ereinc.com
Foire aux questions
Quelle est la différence entre une balance analytique et une balance de précision ?
La lisibilité. Dans les fiches Ohaus qu'ERE affiche, les balances semi-micro lisent à 0,01 mg (de 82 à 220 g) et les balances analytiques à 0,1 mg (de 62 à 320 g), tandis que les balances de précision lisent de 1 mg à 1 g pour des portées de 160 à 12 200 g. Sur les fiches de précision PR, Adventurer et Explorer, les modèles de 1 mg indiquent un pare-vent et ceux de 0,01 g et plus grossiers n'en indiquent pas.
Qu'est-ce que le poids minimal d'une balance de laboratoire ?
C'est le plus petit échantillon net que l'on peut peser tout en respectant une limite de répétabilité. Le chapitre 41 de l'USP fixe cette limite à 0,10 % : deux fois l'écart-type de pesées répétées, divisé par le plus petit poids net. Il remplace aussi tout écart-type inférieur à 0,41 fois l'échelon par 0,41 fois l'échelon, de sorte que le meilleur poids minimal possible est 820 fois la lisibilité.
À quelle fréquence faut-il étalonner une balance de laboratoire ?
L'USP précise qu'aucun essai de répétabilité quotidien n'est exigé : le laboratoire fixe la fréquence des vérifications de performance à partir d'une analyse de risque, et une exigence réglementaire qui prescrit une fréquence a préséance. L'étalonnage comprend lui-même des essais de répétabilité, d'excentricité et d'erreur d'indication, et l'USP cite EURAMET cg-18 et ASTM E898 comme procédures normalisées.
Puis-je ajouter du papier de pesée pour atteindre le poids minimal ?
Non. L'USP indique que l'exigence de poids minimal n'inclut pas le poids du contenant de tare. C'est la quantité nette, soit la différence entre la lecture avant et après l'ajout de la matière, qui doit la respecter.
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