高精度電子秤的檢定方法研究

摘 要：電子秤是一種廣泛應用于工業(yè)生產、商業(yè)貿易、交通運輸、機械制造、港口計量、醫(yī)療保健、國防建設和科學研究等領域的質量計量儀器，具有反應速度快、測量范圍廣、使用簡單、操作方便、便于計算機控制等特點。通過對高精度電子秤的現狀進行研究，介紹了高精度電子秤的檢定方法，可供計量同行參考使用。

關鍵詞：高精度電子秤；檢定方法；研究

1 概述

電子秤是載于秤的臺座、托盤的載荷的重量由傳感器蠕變反應平衡，而由儀器數字顯示稱重結果的電子衡器。電子秤集機、電、儀于一體，具有多功能、高精度、快速和動態(tài)計量、穩(wěn)定可靠等特征，代表了衡器產品發(fā)展的方向。隨著計量技術和電子技術的發(fā)展，傳統(tǒng)純機械結構的桿秤、臺秤、磅秤等稱量裝置逐步被淘汰。電子稱量裝置包括電子秤、電子天平等，以其準確、快速、方便、顯示直觀等優(yōu)點而受到人們的青睞。

2 電子秤的現狀

二十世紀五十年代中期電子技術的滲入推動衡器制造業(yè)的發(fā)展；六十年代初期出現機電結合式電子秤以來，電子秤經過四十多年的不斷改進與完善，國內電子秤從最初的機電結合型發(fā)展到現在的全電子型和數字智能型；國內電子稱重技術基本達到國際上二十世紀九十年代中期的水平，少數產品的技術已處于國際領先水平。國內市場中上量程為100g左右的電子秤精度一般為0.01g即l0mg。電子稱重技術從靜態(tài)電子秤向動態(tài)電子秤發(fā)展；電子秤測量方法由傳統(tǒng)的模擬測量向數字化測量方向發(fā)展；電子秤稱重數據融合從單一稱重傳感器信息融合向多傳感器信息融合方向發(fā)展，溫度傳感器和傾角傳感器也被廣泛應用與電子秤。但是，國內電子秤產品的質量和數量與國外產品相比還有差距，其主要差距是稱重傳感器和電子秤的制作技術與工藝、科研開發(fā)能力和后勁不足、產品的功能和品種規(guī)格較少、長期穩(wěn)定性和可靠性較差等。

3 高精度電子秤的技術指標

（1）實際分度值 d。實際分度值d是指相鄰兩個示值之差。

（2檢定分度值e。用于對秤分級和檢定時使用的、以質量單位表示的值。

檢定分度值e的取值的范圍為：d≤e≤10d。

（3）檢定分度數n：最大秤量與檢定分度值之商：n=Max/e。其中，Max 為最大秤量，表征的是電子秤不計算添加皮重在內的最大稱量能力。該項指標反應的是電子秤的相對準確度。

（4）電子秤按照檢定分度值e和檢定分度數n，劃分成四個準確度級別：特種準確度級（Ⅰ）、高準確度級（Ⅱ）、中準確度級（Ⅲ）、普通準確度級（Ⅳ）。

（5）最大允許誤差（MPE）：電子秤處于標準位置空載為零時，其示值與標準砝碼約定真值之間，所有測量結果均不應超過相應載荷的最大允許誤差。最大允許誤差為技術指標中所允許的正或負的最大差值。

（6）示值誤差：示值誤差是指電子秤的示值與約定的真值之差；加載或卸載時各載荷點的示值誤差均不得大于相應載荷最大允許誤差要求。

（7）重復性：重復性定義的是在實際相同的測試條件下，用同一方式，將同一載荷多次加放到承載器上，電子秤提供稱重結果相互一致的能力。重復性是指同一載荷多次稱量所得結果之間的差值，該差值應不大于相應載荷最大允許誤差的絕對值。

（8）偏載誤差：同一載荷下不同位置的示值誤差，示值誤差應不大于所加載載荷最大允許誤差的絕對值。對于承載器的支撐點小于4的時候，在每個支撐的點上加載約等于最大秤量與最大添加皮重的三分之一。

（9）鑒別力：鑒別力反應的是電子秤對載荷的微小變化的反應能力；對于數字示值的電子秤，在處于平衡的電子秤上，輕緩地放上或取下等于1.4d 的附加砝碼，此時原來的示值應改變。

4 高精度電子秤的檢定方法

根據檢定要求，在實驗室條件下，對電子秤的示值誤差、偏載誤差、重復性、鑒別力等指標進行了檢定。

4.1 示值誤差檢定

示值誤差是指電子秤的示值與質量約定真值之差。檢定時，測試的載荷點必須包含空載、最小秤量、最大允許誤差轉換點所對應的載荷、最大秤量等載荷點。載荷應從空載開始，逐漸向上加載，直到加載至電子秤的最大秤量，然后再向下卸載載荷，直到零載荷為止。首次檢定的電子秤，測量的載荷點數大于和等于10點；后續(xù)檢定或使用中檢定的電子秤，測量的載荷點數可以適當的放寬要求，但大于等于6點。無論加載過程還是卸載過程，都應保證有足夠的測量點數。

4.2 重復性檢定

在實際相同的測試條件下，用同一方式，將同一載荷多次加放到承載器上，一般選擇80%最大秤量與最大秤量之間的單個砝碼進行加載實驗，相同載荷多次測量結果的差值應不大于相應載荷點下最大允許誤差的絕對值，測量次數不少于6 次。測量中每次加載前可進行置零。本文選擇800g的標準砝碼，每次加載前置零，測量10次。電子秤的重復性等于加載砝碼穩(wěn)定后，電子秤示值誤差的最大值Emax減去電子秤示值誤差的最小值Emin，即Emax- Emin≤MPE。

4.3 偏載誤差檢定

示值誤差在檢定時，加載載荷應選擇最大秤量和最大去皮的三分之一的砝碼，如果使用多個砝碼，應當將砝碼均勻放置在測量區(qū)域內。按秤盤的表面積，將秤盤劃分為5個區(qū)域，圖1為電子秤偏載誤差檢定示意圖，圖中1～4 是需要進行偏載實驗檢定的區(qū)域，本文將區(qū)域2稱為前方，4為后方，3 為右方，5 為左方。選取400g砝碼，分別放在圖1中的1～5位置進行偏載測量。載荷在1～5不同的區(qū)域的示值誤差必須不大于相應載荷最大允許誤差的絕對值。

4.4 鑒別力檢定

對電子秤在最小秤量、1/2 最大秤量和最大秤量處于平衡狀態(tài)時，分別輕緩地加載或卸載一個等于1.4d的附加載荷試驗，電子秤的示值應明顯地改變。

5 結語

高精度電子秤，是現代智能信息處理方法與工程實踐的結合，研究成果可直接應用于電子秤的設計和研發(fā)領域，以提高電子秤的稱量準確性和杜絕作弊的發(fā)生?，F代社會的發(fā)展對稱重技術提出了更高的要求，隨著微處理技術和傳感技術的不斷發(fā)展，電子秤將將向高可靠性、高精度、高性能、高智能化方向發(fā)展，受研究時間和作者知識結構的制約，本文的研究工作存在一些不足，仍有一些后續(xù)工作需要繼續(xù)研究。

參考文獻

[1] 許海.電子秤常用的作弊手段及查處方法.計量與測試技術，2010

[2] 肖思寧.精密電子秤設計.廣西物理，2008

[3] 李樂.高精度智能化稱重模塊研究.太原：中北大學信息與通信工程學院，2008

[4] 朱德良.初探電子計價秤作弊手法及應對.衡器，2005

[5] 施漢謙，宋文敏.電子秤技術.北京：北京計量出版社，1991

作者簡介：

王衛(wèi)星，男，1960年4月出生，工程師，沈陽計量測試院，主要從事衡器的檢定、校準工作。