電子天平的檢定與計(jì)算

張海權(quán)

（天津市薊縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，天津 301900）

1 對(duì)規(guī)程有關(guān)方面的理解

1.1 關(guān)于實(shí)際分度值d和檢定分度值e

在天平的檢定工作中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)實(shí)際分度值和檢定分度值兩個(gè)概念，它們分別表示什么含義及相互間存在怎樣的關(guān)系呢?根據(jù)NO76-1《非自動(dòng)衡器》中定義，電子天平的實(shí)際分度值系指相鄰兩個(gè)示值之差，它表示電子天平的讀數(shù)能力；而檢定分度值則是用于天平(包括機(jī)械天平)的分級(jí)和檢定的，是以質(zhì)量單位表示的值。在用電子天平的e與d遵照下述關(guān)系：d≤e≤10 d。

1.2 關(guān)于靈敏度和鑒別力

鑒別力亦稱分辨力、靈敏性，它與機(jī)械衡器中的靈敏度是完全不同的概念。靈敏度是指對(duì)于一個(gè)給定的重量變化△m，衡器的指示值相應(yīng)能發(fā)生的示值變化△L。它對(duì)電子天平來(lái)說(shuō)是沒(méi)有實(shí)際意義的。而鑒別力則是表征衡器對(duì)微小載荷的反應(yīng)能力，也即要引起衡器示值有一個(gè)可發(fā)覺(jué)的變化需要添加的重量是多少，對(duì)電子天平來(lái)說(shuō)，鑒別力才是一個(gè)有意義的概念。

1.3 關(guān)于各載荷點(diǎn)的湊整前實(shí)際指示值和示值誤差的計(jì)算

通常，示值誤差E由下式來(lái)確定：E＝LLo，L為天平指示值；Lo為標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱值。但對(duì)電子天平來(lái)說(shuō)，這樣計(jì)算示值誤差是不科學(xué)的。因?yàn)?，電子天平是?shù)字顯示方式，其示值的變化不是連續(xù)的，而是以階躍形式進(jìn)行。這樣，當(dāng)天平的實(shí)際示值處于相鄰兩個(gè)數(shù)字之間時(shí)(即在＋d／2～－d／2)范圍內(nèi))，實(shí)際示值總是按一定的數(shù)字化整方式，以某一相鄰數(shù)字顯示出來(lái)，因此，數(shù)字顯示值除含有實(shí)際模擬示值外，還包含著數(shù)字化整誤差。在對(duì)電子天平進(jìn)行檢定時(shí)，應(yīng)當(dāng)剔除這個(gè)數(shù)字化整誤差，找到實(shí)際模擬示值，以準(zhǔn)確確定電子天平的示值誤差，為此可采用附加小砝碼尋求數(shù)字轉(zhuǎn)換點(diǎn)來(lái)進(jìn)行湊整計(jì)算的方法。其具體過(guò)程是：對(duì)某一檢定點(diǎn)用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)砝碼Loi加載，此時(shí)天平顯示值為Ii，然后將d／10值的附加小砝碼Z逐個(gè)增加至△Loi時(shí)，顯示數(shù)字增加一個(gè)字或在相鄰兩個(gè)示值間轉(zhuǎn)換跳動(dòng)。此時(shí)即可知數(shù)字化整誤差為d/2－△Loi，而實(shí)際模擬值為Ii＋d/2－△Loi；由此得到該檢定點(diǎn)的示值誤差 E＝(Ii＋d/2－△Loi)－Loi，這就是檢定電子天平示值誤差的常用計(jì)算公式。但在檢定過(guò)程中，根據(jù)電子天平的e與d關(guān)系的不同，可作一些簡(jiǎn)化；如規(guī)程說(shuō)明對(duì)e≥5 d的電子天平允許不采用附加小砝碼尋求數(shù)字轉(zhuǎn)換點(diǎn)的方法而可直接用公式E＝L－Lo來(lái)進(jìn)行示值誤差的計(jì)算。

2 在用電子天平的檢定與計(jì)算

JJG98-90中指出，在用電子天平的檢定主要包括以下內(nèi)容：鑒別力和靈敏度的檢定；最大允許誤差的檢定；重復(fù)性的檢定；偏載檢驗(yàn)。下面分別對(duì)它們作簡(jiǎn)要說(shuō)明：

2.1 鑒別力的檢定

前面說(shuō)過(guò)，對(duì)電子天平只有鑒別力是有意義的，因而不存在靈敏度的檢定問(wèn)題。對(duì)鑒別力的檢定，比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒ㄊ牵合葘⑾喈?dāng)于檢定載荷(規(guī)程指出載荷選用空載、全載或二者中一種)示值L的砝碼加在天平盤(pán)上(其中有10個(gè)d/10的小砝碼)，然后逐個(gè)取下d/10的小砝碼至顯示值變?yōu)長(zhǎng)－d時(shí)，再加上一個(gè)d/10的小砝碼，此時(shí)將質(zhì)量為1.4 d的砝碼輕輕加到稱盤(pán)上，顯示值應(yīng)變?yōu)長(zhǎng)＋d。但在一般情況下，在用電子天平的鑒別力不會(huì)有問(wèn)題，所以多數(shù)情況下可以直接用質(zhì)量為1.4 d小砝碼試一下即可，其過(guò)程、方法如田淑英同志在文中所述。對(duì)于d≤1 mg或e＞2d的電子天平，規(guī)程中說(shuō)明允許免檢其鑒別力。

2.2 各載荷點(diǎn)最大允許誤差的檢定

電子天平的最大允許誤差是指天平的線性度(或稱線性誤差)，它與天平的準(zhǔn)確度等級(jí)和稱量有關(guān)(具體數(shù)值參見(jiàn)JJG98-90第8頁(yè)表8)，目的是判定天平的示值誤差是否在規(guī)程規(guī)定的范圍之內(nèi)。在檢定時(shí)，除按規(guī)程要求選取檢定點(diǎn)外，還應(yīng)根據(jù)被檢電子天平的e與d關(guān)系來(lái)確定是否應(yīng)該對(duì)每一被檢點(diǎn)采用附加小砝碼尋求數(shù)字轉(zhuǎn)換點(diǎn)的方法來(lái)找到該檢定點(diǎn)的實(shí)際模擬值，以確定其示值誤差。下面以兩個(gè)具體實(shí)例對(duì)這一問(wèn)題作比較說(shuō)明：

例1今有一電子天平，最大稱量為6100 g,d＝100 mg，e＝10 d，對(duì)其最大允許誤差的檢定和數(shù)據(jù)計(jì)算處理如表1。

?

從表1中可看出，各被檢點(diǎn)示值誤差均在允許誤差范圍內(nèi)，故該電子天平的各點(diǎn)示值誤差合格。

例2：今有一電子天平，最大稱量為20 kg，e＝d＝0.1 g，對(duì)其最大允許誤差的檢定和數(shù)據(jù)計(jì)算處理如表2。

從表2中可看出，各被檢點(diǎn)示值誤差均在允許誤差范圍內(nèi)，故該電子天平各點(diǎn)的示值誤差合格。(示值誤差按數(shù)據(jù)修約規(guī)則進(jìn)行了處理)

?

2.3 天平重復(fù)性誤差的檢定與計(jì)算

重復(fù)性是描述電子天平在相同的測(cè)量條件下，同一載荷多次稱量結(jié)果之間的差值，是衡量電子天平能否提供一致結(jié)果的能力。JJG98-90中規(guī)定重復(fù)性檢定在空載和加載狀態(tài)下進(jìn)行，測(cè)定次數(shù)應(yīng)根據(jù)電子天平準(zhǔn)確度級(jí)別的不同而異，檢定過(guò)程及數(shù)據(jù)處理方法按JJG1036-2008第45頁(yè)表18進(jìn)行，對(duì)e≥5 d的電子天平則可以省略用附加小砝碼尋求數(shù)字轉(zhuǎn)換點(diǎn)進(jìn)行湊整計(jì)算的過(guò)程，而直接用天平示值減去砝碼質(zhì)量值來(lái)計(jì)算重復(fù)性誤差。對(duì)重復(fù)性誤差可用極差法或標(biāo)準(zhǔn)偏差法來(lái)評(píng)定，但以極差法常用。

2.4 偏載檢驗(yàn)(四角誤差檢驗(yàn))

進(jìn)行此項(xiàng)檢驗(yàn)，應(yīng)注意根據(jù)使用要求來(lái)確定是用滿載還是1/3 FS作為檢驗(yàn)載荷，因?yàn)椴煌臋z驗(yàn)載荷最終檢驗(yàn)結(jié)果是不同的。同時(shí)JJG98-90要求：標(biāo)準(zhǔn)天平四角誤差等于最大值與最小值之差；而非標(biāo)準(zhǔn)天平等于各點(diǎn)修正后的示值誤差中的最大者，但規(guī)程允許用各點(diǎn)的示值與中心點(diǎn)的示值之差的最大者作為四角誤差來(lái)簡(jiǎn)化檢定程序。在實(shí)際檢定工作中，檢定人員可根據(jù)實(shí)際情況靈活操作，這里不作詳細(xì)論述。

[1]JJG98-90非自動(dòng)天平檢定規(guī)程.