關(guān)于計(jì)量檢定中回程誤差檢定問(wèn)題淺析

劉飛 黃桂榮 桂嘉 向林

（重慶市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院重慶，重慶 408000）

計(jì)量檢定作為法定活動(dòng)，是維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，計(jì)量檢定包括很多檢定項(xiàng)目，包括外觀、漂移、示值誤差、回程誤差以及零位誤差等技術(shù)要求。但是每臺(tái)被檢測(cè)量設(shè)備由于其測(cè)量?jī)x器、軟件、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)物資、輔助設(shè)備等其中一種或多種組成，因而每臺(tái)測(cè)量?jī)x器的檢定項(xiàng)目不盡相同。這里我們討論的回程誤差，多在壓力、力值等測(cè)量?jī)x器的檢定中使用，這主要?dú)w結(jié)到回程誤差的檢定原理決定。

一、回程誤差產(chǎn)生的原因

回程誤差的產(chǎn)生，主要針對(duì)的具有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的被檢儀器設(shè)備中，由于傳動(dòng)結(jié)構(gòu)天生缺陷——傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相互之間的間隙，部件相互運(yùn)動(dòng)的摩擦，以及彈性元件的滯后，都是產(chǎn)生回程誤差的重要原因。例如壓力試驗(yàn)機(jī)中油缸間相互運(yùn)動(dòng)的摩擦，壓力表指針與彈簧元件相互之間的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)等。

二、回程誤差的定義

在通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)規(guī)范JJF1001《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)道及定義》中，其實(shí)并沒(méi)有“回程誤差”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，那為何在很多檢定規(guī)程中，例如JJG 139-2014《拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》，JJG 475-2008《電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)》、JJG 52-2013 彈性元件式一般壓力表、壓力真空表和真空表等檢定規(guī)范中，回程誤差會(huì)作為一個(gè)技術(shù)要求而作為檢定項(xiàng)目。但是我們?cè)?.13 條定義了另內(nèi)外一個(gè)術(shù)語(yǔ)“死區(qū)”，“死區(qū)”在注冊(cè)計(jì)量師基礎(chǔ)知識(shí)及專業(yè)實(shí)務(wù)教材中，對(duì)測(cè)量?jī)x器的該計(jì)量特性中也有描述死區(qū)。死區(qū)——“不致引起測(cè)量?jī)x器響應(yīng)發(fā)生變化的激勵(lì)雙向變動(dòng)的最大區(qū)間”。其產(chǎn)生的原因，是由于機(jī)構(gòu)零件的摩擦、部件之間的間隙、彈性材料的變形、阻尼結(jié)構(gòu)的影響等原因造成的，其實(shí)這和回程誤差產(chǎn)生的原因幾乎一致。因此，回程誤差同死區(qū)定義相同，即測(cè)量設(shè)備響應(yīng)特性的一種指標(biāo)。需要我們?cè)跈z定相關(guān)測(cè)量設(shè)備時(shí)作為必檢項(xiàng)目，例如壓力試驗(yàn)機(jī)、壓力表等由相關(guān)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的測(cè)量?jī)x器。

三、回程誤差的檢定

既然我們已經(jīng)了解到回程誤差主要市測(cè)量設(shè)備雙向變動(dòng)這一相應(yīng)特性，那我們對(duì)他的檢定也主要從雙向運(yùn)動(dòng)著手，也就是我們常說(shuō)的進(jìn)回程之間的誤差。所以在檢定時(shí)需要逐點(diǎn)遞增和遞減進(jìn)行檢定操作，從而分析得到每一點(diǎn)進(jìn)、回程之間的誤差。

四、回程誤差檢定過(guò)程中遇到的問(wèn)題

1.由于科技的進(jìn)步，在很多設(shè)備的更新?lián)Q代中，回程誤差是否還有以前傳統(tǒng)機(jī)械式傳動(dòng)中遇到的誤差過(guò)大問(wèn)題，這已經(jīng)越來(lái)越體現(xiàn)在檢定中，到底有沒(méi)有必要作為必檢項(xiàng)目。比如現(xiàn)在的壓力試驗(yàn)機(jī)為例，傳統(tǒng)的手動(dòng)控制的機(jī)械式壓力試驗(yàn)機(jī)越來(lái)越多地被電液伺服試驗(yàn)機(jī)，以及電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)代替。在微機(jī)伺服試驗(yàn)機(jī)和電子式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)中，控制進(jìn)、回程誤差都是通過(guò)電機(jī)和伺服體統(tǒng)來(lái)控制。一則電機(jī)本身是沒(méi)有回程誤差的，編碼器讀到多少是多少，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)了多少脈沖就是多少。二則電液伺服試驗(yàn)機(jī)使用的伺服系統(tǒng)通常比步進(jìn)電機(jī)精度高，這里的回程誤差是電機(jī)輸出軸上連接的絲杠等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的。因?yàn)樗欧到y(tǒng)可以精確控制電機(jī)，沒(méi)法兒處理回程誤差。因此，現(xiàn)在的電液伺服試驗(yàn)機(jī)的零位開(kāi)關(guān)除了給增量編碼器上電位置零外，對(duì)于高精度要求的運(yùn)動(dòng)，還可以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行回零，以消除回程誤差。即使是絕對(duì)編碼器不需上電尋零，也可以用光電開(kāi)關(guān)來(lái)消除回程誤差。當(dāng)需要保證來(lái)回方向都沒(méi)有回程誤差，就要在兩端都設(shè)置零位開(kāi)關(guān)，使電機(jī)在變向后先對(duì)準(zhǔn)此方向的零位，再以此為零位測(cè)量運(yùn)動(dòng)位移。因而現(xiàn)在回程誤差的影響越來(lái)越小，之所以還有，可能在進(jìn)行回程誤差檢定時(shí)，由于人為讀數(shù)誤差引入的，這個(gè)影響可能較現(xiàn)在的回程誤差來(lái)說(shuō)，影響更大，以至于會(huì)忽略掉回程中傳動(dòng)間摩擦與間隙間引入的誤差。

2.回程誤差的定義中就解釋回程誤差是激勵(lì)雙向變動(dòng)的變化量，在檢定規(guī)程中也特別強(qiáng)調(diào)在檢定過(guò)程中，需要逐點(diǎn)遞增和逐點(diǎn)遞減從而完成檢定操作。但是在實(shí)際檢定過(guò)程中，遞增與遞減在實(shí)際操作過(guò)程中，容易出現(xiàn)的問(wèn)題是，經(jīng)常會(huì)超出規(guī)定的檢定點(diǎn)。這種情況比較容易常見(jiàn)，例如在檢定在彈性元件一般壓力表的檢定時(shí)，就有通過(guò)活塞壓力計(jì)檢定裝置進(jìn)行檢定，有使用壓力校驗(yàn)儀檢定，還有使用數(shù)字壓力表和精密壓力表配合手動(dòng)加壓泵進(jìn)行檢定。其中使用活塞壓力計(jì)和智能壓力校驗(yàn)儀檢定由于是固定壓力值（每個(gè)檢定點(diǎn)都是固定砝碼）和自動(dòng)加壓裝置（系統(tǒng)自動(dòng)逐點(diǎn)加壓減壓），所以都能做到逐點(diǎn)穩(wěn)定加壓、降壓，基本不會(huì)出現(xiàn)在，遞增和遞減會(huì)有過(guò)壓情況。但是在使用數(shù)字壓力表和精密壓力表配合手動(dòng)加壓泵進(jìn)行一般壓力表檢定時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)檢定點(diǎn)超過(guò)的情況，比如在升壓檢定1.0MPa 檢定點(diǎn)時(shí)，手動(dòng)加壓超過(guò)1.0MPa，沒(méi)有記錄到1.0MPa 的實(shí)測(cè)示值，那么需要我們降壓到1.0MPa 進(jìn)行示值讀值。此時(shí)的就有做到升壓，而是通過(guò)降壓過(guò)程讀取了升壓過(guò)程的示值。所以在這種情況下，檢定進(jìn)回程誤差時(shí)，則需要將要退回到1.0MPa以下，重新對(duì)1.0MPa 進(jìn)行遞增升壓檢定。

五、結(jié)語(yǔ)

本文主要通過(guò)回程誤差產(chǎn)生的原因和檢定過(guò)程的注意事項(xiàng)，淺析其中一個(gè)檢定項(xiàng)目在實(shí)際過(guò)程中出現(xiàn)的情況。作為從事該工作的計(jì)量檢定人員，如果能從檢定的每個(gè)項(xiàng)目下手，仔細(xì)了解其工作原理和形成原因，以及檢定的目的和作用，有利于避免工作中出現(xiàn)錯(cuò)誤，更有利于在錯(cuò)誤中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。