計(jì)量檢測(cè)中天平砝碼檢定誤差原因與控制

姜海明

（沂源縣強(qiáng)制檢測(cè)中心，山東 淄博 256100）

1 儀器天平砝碼計(jì)量的發(fā)展趨勢(shì)

（1）自動(dòng)化。儀器天平砝碼最初是用于測(cè)量生產(chǎn)線設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，然后技術(shù)人員通過(guò)對(duì)測(cè)量所得數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行整合分析，找出現(xiàn)有工藝體系中的不足，針對(duì)性地制定解決方案，但因?yàn)樽畛跷覈?guó)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展緩慢，很多儀器天平砝碼在測(cè)量時(shí)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，甚至無(wú)法得出直觀數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，很多復(fù)雜的參數(shù)符號(hào)，只有專業(yè)的技術(shù)人員才能看懂，這使得整體工程受到制約，很多數(shù)據(jù)無(wú)法普遍應(yīng)用。但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)層出不窮，各行各業(yè)也在向自動(dòng)化，智能化轉(zhuǎn)變，相關(guān)人員開(kāi)始著手將自動(dòng)化技術(shù)融入到傳統(tǒng)的工作體系中，提升儀器天平砝碼計(jì)量的準(zhǔn)確性，減少難度，減輕工作壓力。除此之外，工作人員還在追求將儀器天平砝碼計(jì)量工作和人工智能相結(jié)合，進(jìn)一步對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析，針對(duì)具體要求制作成一定格式的數(shù)據(jù)，提升便捷性。（2）創(chuàng)新化。儀器天平砝碼在初期應(yīng)用時(shí)，通過(guò)固定工藝所得的數(shù)據(jù)，要通過(guò)內(nèi)存卡或U 盤進(jìn)行儲(chǔ)存，但因?yàn)檫@些設(shè)備儲(chǔ)存空間有限，所以工作人員必須定期對(duì)內(nèi)部的陳舊數(shù)據(jù)進(jìn)行清除，這會(huì)帶來(lái)龐大的工作量，耗費(fèi)過(guò)多的人力資源。針對(duì)這一問(wèn)題，技術(shù)人員開(kāi)始著重對(duì)儲(chǔ)存容量進(jìn)行擴(kuò)展，并且將儲(chǔ)存設(shè)備逐漸向虛擬平臺(tái)轉(zhuǎn)變，避免在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的問(wèn)題。現(xiàn)階段儲(chǔ)存設(shè)備體積小容量大，便于攜帶，可以滿足大部分?jǐn)?shù)據(jù)儲(chǔ)存要求，同時(shí)還可以設(shè)置篩選標(biāo)準(zhǔn)，將龐大的數(shù)據(jù)分類儲(chǔ)存，需要相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)關(guān)鍵詞即可迅速完成解鎖，同時(shí)大量的歷史數(shù)據(jù)不再需要定期清理，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能及時(shí)參考。（3）智能化。就當(dāng)前儀器天平砝碼發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，各行各業(yè)都在追求測(cè)量?jī)x器智能化，高效化，利用特定工藝進(jìn)行處理的信息能夠直觀生動(dòng)地呈現(xiàn)出來(lái)，整體工作具有更強(qiáng)的聯(lián)動(dòng)性，運(yùn)用的技術(shù)更加集成化。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，智能化轉(zhuǎn)變就是可以減少過(guò)程時(shí)間耗費(fèi)，避免因?yàn)榭陀^因素或人員工作失誤導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤失準(zhǔn)，為此程序人員針對(duì)性地對(duì)儀器天平砝碼進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，可以減少計(jì)量失誤，實(shí)現(xiàn)無(wú)損分析。除此之外，智能化技術(shù)的應(yīng)用可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)工作體系的短板，對(duì)軟硬件問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，軟件問(wèn)題立刻進(jìn)行自我檢查和修復(fù)，若硬件問(wèn)題則找出隱患來(lái)源，嘗試自我檢修，無(wú)法調(diào)整后，會(huì)立刻向工作人員做出預(yù)警，避免設(shè)備停止運(yùn)行，可以有效提升工作效率，而且這種轉(zhuǎn)變方向也成為當(dāng)前行業(yè)儀器天平砝碼優(yōu)化的主流方向。

2 工作原理

這一規(guī)章的準(zhǔn)確度定級(jí)主要可以歸納如下：1 等級(jí)、E2 等級(jí)、F1 等級(jí)、F2 等級(jí)、M1 等級(jí)、M12 等級(jí)、M2 等級(jí)、M23 等級(jí)、M3 等級(jí)的1 mg 至50 kg 砝碼。在進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)量器的選用時(shí)，需要匹配砝碼與計(jì)量器的精度的匹配性，同時(shí)可以根據(jù)測(cè)量防線進(jìn)行砝碼的精確度的有效拓展。結(jié)合1991 年由國(guó)家制定的《JJG98 一90 非自動(dòng)天平計(jì)量檢定規(guī)程》（試行）相關(guān)內(nèi)容可知，天平計(jì)量工作開(kāi)展的精確度以及工作開(kāi)展的可操作性需要進(jìn)一步的提升，同時(shí)檢定人員的綜合專業(yè)素養(yǎng)也需要同時(shí)進(jìn)一步的加強(qiáng)。

以上是根據(jù)檢定分度值e 來(lái)對(duì)電子天平進(jìn)行等級(jí)劃分及其最大允許誤差的歸納總結(jié)。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，我國(guó)科技水平不斷提升，自動(dòng)化已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)?；诖?，科研人員開(kāi)始主張將自動(dòng)化技術(shù)，取代傳統(tǒng)的計(jì)量方式，形成更高效化，智能化的工作體系對(duì)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)傳遞和分析，并將參數(shù)值實(shí)時(shí)顯示在表盤上，根據(jù)關(guān)鍵詞檢索和固定路徑，可以迅速找到想要的數(shù)據(jù)，極大地減少過(guò)程時(shí)間浪費(fèi)?，F(xiàn)階段最常見(jiàn)的儀器天平砝碼計(jì)量體系是通過(guò)電源和數(shù)字電壓器聯(lián)動(dòng)工作形成的一種工作體系，因?yàn)閮x器天平砝碼計(jì)量工作在實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中需要進(jìn)行穩(wěn)定的二次供電，所以工作人員必須要在插頭接口上設(shè)置獨(dú)立的插孔，減少電流損耗，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。而且儀器天平砝碼計(jì)量設(shè)備相互進(jìn)行信息共享，是通過(guò)光纖進(jìn)行傳遞，這樣可以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到迅速傳遞的目的，各個(gè)崗位能實(shí)時(shí)接收到第一手材料，技術(shù)人員的工作壓力將大幅減輕。在檢定計(jì)量?jī)x器的過(guò)程中，工作人員需要借助待檢儀器檢測(cè)計(jì)量?jī)x器的實(shí)際性能，并分析檢測(cè)儀器能否達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。但是目前儀器檢定存在很多的不規(guī)范性，甚至在檢定過(guò)程中會(huì)存在一些違規(guī)行為，如果工作人員不及時(shí)制止，將會(huì)對(duì)檢定結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。檢定人員在開(kāi)展電子天平的標(biāo)尺分度數(shù)值計(jì)量的過(guò)程中，需要對(duì)于“e”數(shù)值進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)應(yīng)用“e”數(shù)值的級(jí)別判斷天平的誤差是否為誤差允許范圍內(nèi)，進(jìn)而進(jìn)行天平的精確性的有效評(píng)定。當(dāng)下計(jì)量檢定的相關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定，天平的各項(xiàng)誤差參數(shù)數(shù)值必須小于等于1 d。已知e ＝d，如果各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)最大示值誤差均小于10 d，則可以確定e ＝10 d，進(jìn)行檢定參數(shù)的有效劃分應(yīng)按照以下形式：1×10 k 或2×10 k 或5×10 k，k 為正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零。其中以e 的鑒定準(zhǔn)確度為三級(jí)時(shí)，其數(shù)值普遍為10 d。

計(jì)量?jī)x器實(shí)際上可以歸屬于物理學(xué)的范疇內(nèi)，由于物理學(xué)的范圍比較大，因此工作人員在開(kāi)展計(jì)量?jī)x器檢定期間，需要界定一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)量?jī)x器和人類的工作、生活存在較大的關(guān)聯(lián)，若是計(jì)量方式不統(tǒng)一，將會(huì)造成儀器最終檢定結(jié)果的適用性和準(zhǔn)確性出現(xiàn)問(wèn)題。

在檢定計(jì)量?jī)x器的過(guò)程中，為確保檢定流程不存在問(wèn)題，因此檢定工作者應(yīng)該特別注意檢定過(guò)程中的一些細(xì)節(jié)性問(wèn)題。為提升儀器檢定的精確性，相關(guān)工作人員應(yīng)該熟練掌握儀器檢定裝置的操作方式，在開(kāi)始正式進(jìn)行儀器檢定前，確定好檢定裝置的狀態(tài)，若是裝置在非正常運(yùn)行狀態(tài)，不得使用該裝置進(jìn)行儀器檢定。

計(jì)量涉及到的領(lǐng)域比較多，統(tǒng)一計(jì)量方式有助于提升儀器計(jì)量檢定的效率。在檢定計(jì)量?jī)x器時(shí)，若是缺少明確界定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，檢定過(guò)程可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如果情況嚴(yán)重，甚至?xí)苯佑绊懽罱K的檢定結(jié)果。若有關(guān)部門統(tǒng)一設(shè)置了計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，能夠有效促進(jìn)計(jì)量?jī)x器的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。統(tǒng)一的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)需要一個(gè)更加健全的儀器計(jì)量體系作為有力支撐，因此國(guó)家有關(guān)部門應(yīng)該不斷健全儀器計(jì)量體系，從而為儀器計(jì)量提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，能夠在一定程度上拓展計(jì)量?jī)x器的應(yīng)用范圍。

3 誤差原因

（1）被稱物情況變化的影響。①被稱物表面吸附水分的變化。②試樣能吸收或放出水分或試樣本身有揮發(fā)性。③被稱物溫度與天平溫度不一致。（2）天平和砝碼的影響。砝碼的名義值與真實(shí)值之間存在誤差，在精密的分析工作中可以使用砝碼修正值。在一般分析工作中不使用修正值，但要注意這樣一個(gè)問(wèn)題：質(zhì)量大的砝碼其質(zhì)量允差也大，在稱量時(shí)如果更換較大的克組硅碼，而稱量的試樣量又較小，帶進(jìn)的誤差就較大。（3）環(huán)境因素的影響。由于環(huán)境不符合要求，如震動(dòng)、氣流、天平室溫度太低或有波動(dòng)等，使天平的變動(dòng)性增大。（4）空氣浮力的影響。一般工作中所稱物體的密度小于砝碼的密度，相同質(zhì)量的物體其體積比砝碼大，所受的空氣浮力也大，因此在空氣中稱得的質(zhì)量比在真空中稱得的小。（5）操作者造成的誤差。由于操作者不小心或缺乏經(jīng)驗(yàn)可能出現(xiàn)過(guò)失誤差，如砝碼讀錯(cuò)、標(biāo)尺看錯(cuò)、天平擺動(dòng)未停止就讀數(shù)等。操作者開(kāi)關(guān)天平過(guò)重、吊耳脫落、天平水平不對(duì)或由于容器受摩擦產(chǎn)生靜電等都會(huì)使稱量不準(zhǔn)確。

4 校驗(yàn)方法

首先是總量鑒定法，該方法是憑借規(guī)范的數(shù)據(jù)檢測(cè)技術(shù)對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行全方位立體的參數(shù)測(cè)量，而且要進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，然后對(duì)參數(shù)進(jìn)行整體提取，對(duì)比分析，計(jì)算誤差值，從而提升計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。然后要為整個(gè)儀器天平砝碼測(cè)量工作設(shè)置規(guī)范合理的標(biāo)準(zhǔn)閾值，將其作為數(shù)據(jù)參考，可以獲得準(zhǔn)確的計(jì)量效果，但該方法對(duì)數(shù)據(jù)計(jì)量的算法要求比較高，需要針對(duì)不同情況，進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，力求提升檢測(cè)準(zhǔn)確性。其次是分量檢測(cè)法，這種方法需要計(jì)算機(jī)，傳感器和電流傳感器相互工作，對(duì)不同模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，但因?yàn)檫@三個(gè)電子元件組成結(jié)構(gòu)不同，所以參數(shù)也存在較大的偏差，這也成為制約該方法應(yīng)用的短板之一。但這種鑒定方法具有更強(qiáng)的客觀性，能夠?qū)芏酀撛诘碾[患問(wèn)題進(jìn)行分析，盡可能減少后期復(fù)工的次數(shù)，以此來(lái)避免多余的成本浪費(fèi)。其工作原理就是憑借標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行后續(xù)的計(jì)量活動(dòng)，同時(shí)對(duì)整個(gè)工作系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)，因此在工作時(shí)應(yīng)該細(xì)化工作流程，結(jié)合實(shí)際情況和理論基礎(chǔ)，對(duì)現(xiàn)有的問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。為了進(jìn)一步規(guī)范計(jì)量?jī)x器的檢定工作，相關(guān)檢定部門以及檢定機(jī)構(gòu)對(duì)于檢定人員提出了更高的要求，其不但需要具備較高的專業(yè)技能水平，還應(yīng)該在工作中保持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度。檢定人員在實(shí)際進(jìn)行檢定工作的過(guò)程中，應(yīng)該遵循儀器檢定工作的具體流程，首先需要向有關(guān)部門提出檢定申請(qǐng)，請(qǐng)其派遣一些專業(yè)的工作人員開(kāi)展儀器檢定工作。

其次，在檢定時(shí)，應(yīng)保證檢定程序合乎國(guó)家相關(guān)規(guī)定，對(duì)于一些特別重要的檢定項(xiàng)目，務(wù)必需要申請(qǐng)讓國(guó)家相關(guān)部門實(shí)施檢定。正常情況下，檢定計(jì)量?jī)x器的機(jī)構(gòu)需要具備一定的資質(zhì)，而且該機(jī)構(gòu)通常需要由國(guó)家認(rèn)證。在儀器檢定的過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要審查清楚檢定機(jī)構(gòu)的資質(zhì)是否合格，保證檢定機(jī)構(gòu)可以合規(guī)開(kāi)展檢定工作。除此之外，工作人員需要增加對(duì)儀器檢定行為的監(jiān)督管理力度，一旦發(fā)現(xiàn)檢定機(jī)構(gòu)出現(xiàn)違規(guī)行為，需要給予其嚴(yán)厲的處罰。除此之外，有關(guān)部門還需要安排專業(yè)的監(jiān)管人員，對(duì)整個(gè)儀器檢定過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督管理，從而保證檢定工作流程的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

在實(shí)際工作中，經(jīng)常被使用的儀器檢定方式是整體檢定和部分單元檢定，因此為了使檢定人員提高儀器檢定質(zhì)量和檢定結(jié)果的精確性，其可以從研究多樣化的檢定方式入手。正常情況下，檢定人員可以在對(duì)計(jì)量?jī)x器實(shí)際進(jìn)行檢定時(shí)，對(duì)于一些重要檢定部位開(kāi)展單元檢定，不但能夠充分運(yùn)用兩種檢定方式的優(yōu)勢(shì)，還可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，彌補(bǔ)單一使用一種檢定方式存在的不足之處，有助于提升儀器檢定的效率。

5 相關(guān)技術(shù)

（1）計(jì)算機(jī)技術(shù)。計(jì)算機(jī)的首次出現(xiàn)在20 世紀(jì)中期，因?yàn)槠涓咝Щ⒅悄芑奶攸c(diǎn)，快速改變了人們的生活方式，而且隨著科研人員對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)研究的不斷深入，現(xiàn)已成為當(dāng)前社會(huì)不可或缺的重要組成部分，成為影響世界發(fā)展的核心技術(shù)，正在不斷地影響著國(guó)家，影響著世界。（2）人工智能技術(shù)。該技術(shù)手段是當(dāng)前科研人員重點(diǎn)研究的學(xué)科領(lǐng)域之一，大部分工作人員始終堅(jiān)信，未來(lái)人類社會(huì)應(yīng)該是遍布人工智能技術(shù)的，人們利用自動(dòng)化手段和設(shè)備對(duì)復(fù)雜繁多的知識(shí)進(jìn)行獲取，減少工作量，提升工作效率。但現(xiàn)階段，我國(guó)人工智能技術(shù)仍然主要應(yīng)用在機(jī)器人領(lǐng)域，其他工作體系仍然無(wú)法完全適配人工智能技術(shù)。其工作原理主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)嚴(yán)謹(jǐn)強(qiáng)大的計(jì)算能力和穩(wěn)定的邏輯算法，對(duì)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，分類儲(chǔ)存以及精準(zhǔn)計(jì)算，最主要的行為邏輯也是通過(guò)模仿人類得來(lái)，所以才會(huì)更加適配于人類社會(huì)的工作。（3）自動(dòng)化分析技術(shù)。儀器天平砝碼計(jì)量工作開(kāi)展時(shí)，為進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，要利用誤差自動(dòng)分析法，進(jìn)行后續(xù)工藝。首先要建立數(shù)據(jù)收集點(diǎn)位，對(duì)不同時(shí)間段和指標(biāo)變化流程中的信息進(jìn)行檢測(cè)，再通過(guò)電流傳感器分析點(diǎn)位電流閾值，而后進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比。其次，要合理分析誤差，利用固定公式進(jìn)行數(shù)據(jù)代入，獲取準(zhǔn)確的數(shù)值，避免數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題。

6 優(yōu)勢(shì)

（1）效率高。儀器天平砝碼計(jì)量自動(dòng)化的一大優(yōu)勢(shì)，就是能夠憑借自身基本無(wú)實(shí)物的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，同時(shí)可以通過(guò)外部傳感器來(lái)感受周邊環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)儀器天平砝碼計(jì)量設(shè)備的自動(dòng)化轉(zhuǎn)變。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，該技術(shù)手段可以對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行參數(shù)收集并加以標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選，并將所得來(lái)的信息儲(chǔ)存到中央數(shù)據(jù)庫(kù)中，避免數(shù)據(jù)遺失，提升整體工作效率和實(shí)用性。（2）性價(jià)比較高。儀器天平砝碼計(jì)量自動(dòng)化對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)優(yōu)勢(shì)極其明顯，將自動(dòng)化技術(shù)融入到設(shè)備當(dāng)中，可以提升工作聯(lián)動(dòng)性，降低參數(shù)計(jì)量失誤的頻率。于是同時(shí)也去天平砝碼自動(dòng)化技術(shù)，因?yàn)樾詢r(jià)比性價(jià)高，市場(chǎng)占比較大，所以要合理制定價(jià)格，杜絕邊緣化行為的產(chǎn)生。（3）精確度更高?，F(xiàn)階段儀器天平砝碼自動(dòng)化技術(shù)大多數(shù)用于電熱儀器中，利用自動(dòng)化技術(shù)，通過(guò)熱電阻傳感器對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷融入和優(yōu)化，工作人員的工作量大幅下降，數(shù)據(jù)精確度卻絲毫未受到影響，甚至更加精確。另外，對(duì)于設(shè)備磨損情況來(lái)講，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，可以避免人工誤操作，大幅提升設(shè)備使用壽命。

7 結(jié)論

綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)正在不斷發(fā)展，行業(yè)的自動(dòng)化轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。其中儀器天平砝碼計(jì)量是主要的優(yōu)化方向之一，合理開(kāi)展可以大幅縮短工期，提升工作效率，并且隨著其強(qiáng)大的運(yùn)營(yíng)能力，可以對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)儲(chǔ)存。但我國(guó)現(xiàn)階段儀器天平砝碼計(jì)量自動(dòng)化技術(shù)仍然存在很多短板，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性會(huì)受到部分因素的影響，基于此，工作人員必須要加大科研力度，解決現(xiàn)有問(wèn)題，提高儀器天平砝碼計(jì)量自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)程。