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衡器的分度值与传感器分度数的关系

回复 我非我,你非你楼主发表于:2017-06-19 14:49:16 点击:98回复:2

通过JJG555-96《非自动秤通用检定规程》的分析,介绍了衡器的分度值与传感器分度数的关系,并结合实例说明了衡器的分度数不能大于3 000 的原因。 
随着生产规模的逐步扩大,各种大型电子衡器已渗透到了生产的方方面面,各单位对衡器精度的要求也越来越高,各种衡器的分辨率在不断提高,分度数也在增大。普遍认为秤的分度值越小,它的准确性就越高,其实这是一个误区。分度值应按要求确定,调 小分度值不仅会影响电子衡器的稳定性,还会影响计量数据的准确性。 
1 标准与规程 
秤在使用过程中,其分度值的设定非常严谨,是严格按照检定规程,结合衡器的相应配置,如称重显示控制器、传感器、最大秤量等设定的。目前不论是国际建议还是产品标准和检定规程,都对衡器产品进行了严格而全面的规定。 
1)JJG555-96《非自动秤通用检定规程》通用要求【1】,实际分度 值d 是指以质量单位表示的下述数值:(1)对于模拟指示,系指相邻两个标尺标记所对应的值之差;(2)对于数字指示,系指相邻两个示值之差。实际分度数是指最大秤量与实际分度值之比,即n=Max/d。检定分度值e 是用于衡器分级和检定时使用、以质量单位表示的值。其中,检定分度值代表了秤的绝对准确度,因此检定分度值越小,秤的绝对准确度越高,反之秤的绝对准确度越低。检定分度数n是最大秤量与检定分度值之比,即n=Max/e。检定分度数代表了秤的相对准确度,因此检定分度数越多,秤的相对准确度越高,反之秤的相对准确度越低。由此可见,秤的准确度等级是依据检定分度值e和检定分度数n 来确定的。秤的准确度等级分为中准确度和普通准确度,可称为3 级和4 级,用符号Ⅲ和Ⅳ表示。目前新钢公司所使用的计量秤都是3 级。 
2)《非自动秤通用检定规程》还规定秤的检定分度值与实际分度值相等,即e=d。 这就给出了秤的准确度等级与秤的计量特征之间的关系,但这仅是秤达到相应准确度等级要求的必要条件。同时规程中还规定:安装于室外,而无大气适当保持措施的秤,其分度数不能太大,分度值不能太小,n 应不大于3 000,否则秤的零点和示值都难以稳定,无法得到可靠的结果。 
秤的零点,特别是电子秤的零点,是评价秤计量性能的基础。一旦电子秤的零点产生漂移,维护起来将较困难。引起电子秤零点漂移的原因有很多,要判断起来非常难,这里主要论述其中的一种:传感器的分度值的选择与零点漂移的关系。 
传感器作为电子秤的心脏,它的准确度直接关系到电子秤的精度,我国JJG555-1996《非自动秤通用检定规程》等效采用了国际法制计量组织OIML R60国际建议,其中对传感器进行了以下规定。 
(1)称重传感器的最大称量应符合:Emax>QMaxR/N式中:Emax为称重传感器的最大称量;N 为传感器个数;Max 为秤的最大秤量;R 为缩小比,考虑到对传感器最严格的要求,取R=1;Q 为修正系数,一般Q>1。 
(2)称重传感器的最大分度数应符合:nLC≥n。 
(3)称重传感器的最小静载荷输出恢复值DR 应满足:DR≤0.5eR/N。 
式中:R=1,则DR≤0.5e√N。当DR 未知时,应满足条件:nLC≥Max/e。 
(4)称重传感器的最小检定分度值应符合:Vmin≤eR/√N 。 
式中:R=1,则Vmin≤e/√N ,即传感器的最小检定分度值要小于等于秤的分度值。 
(5)在实际的使用中,称重传感器最大分度数应满足: nLC≥n,从称重传感器的最小检定分度值Vmin和最大秤量Emax满足的关系式:Vmin≤eR/√N ; 
Emax>QMaxR/N。 
2 限制衡器分度数的原因 
由于nLC≥n,这实质上限制了衡器的分度数,即衡器如果采用了C3级(3 000 v)的称重传感器,秤的检定分度数最多只能为3 000 e。因此,在量程一定的前提下,调小分度值,分度数就会变大,超出3 000的范围,不符合设计要求。目前新钢公司计量秤所使用的传感器一般都是C3级的传感器,按照国际法制 
计量组织(OIML)第六十号(R60)国际建议4.4.4 误差分配原则,C3级传感器用于制造检定分度数不大于3 000 分度的Ⅲ级秤。但是在规程执行中这些条款并没有引起计量监督执法部门与制造厂商、用户的重视,导致市场上最大检定分度数n 值>3 000 的产品比比皆是。根据JJG539-1997《数字指示秤》检定规程的规定,中准确度等级的数字指示秤,当其检定分度值不小于5 g 时,其检定分度数最小为500,最大为10 000【2】。以分度值设定为10 kg 的120 t 汽车衡为例,其选用的传感器最大秤量为45 t,准确度等级为C3,数量为8 只,其灵敏度为2 mV/V;选用的称重控制显示器的 供桥电压为12 V,最高输入灵敏度为1 μV。汽车衡的检定分度数为n=120 000/10=12000,那么该汽车衡的最大输出信号为12 V×2 mV/V×120 t/(8 只×45 t)=8 mV;每个检定分度值输出信号为8 mV/12 000=0.67 μV,该值小于称重显示控制器的最高输入灵敏度,则结论是该汽车衡不能正常工作。另外,称重传感器的分度数为3 000,最大秤量为45 t,那么该传感器的检定分度值为15 kg,大于该汽车衡的检定分度值,也表明该汽车衡不能正常工作。 
3 环境对衡器分度值的影响 
秤的检定分度数超过了传感器的最大检定分度数,从根本上违背了秤用传感器的计量学要求和计量中的误差分配原则,从理论上来说系统是不稳定的,所以会出现零点漂移的现象,只要使用现场有一点外界影响,称重仪表上的示值就上下变化。目前新钢公司所使用的一些秤上就经常出现这种现象,如五泵站汽车衡、大道口轨道衡、三钢铁水秤、9# 炉铁水液面计等。五泵站东汽车衡从安装完后就一直有底数,后来经过一段时间的观察才发现是风力的影响。该汽车衡最大量程为120 t,分度值为20 kg,分度数为6 000,选择的传感器最大秤量为50 t,准确度等级为C3,分度数为3 000。秤的分度数为传感器的2倍,完全不符合国际法制计量组织(OIML)R76 国际建议在1992 年版的其它影响量和制约因素的技术要求条款中的规定。 
在JJG555-96 检定规程中还对衡器所处的环境以及大气压力、温度、湿度、电源等都作了规定。一般情况下,衡器如无特殊要求,适用温度范围都为-10~+40 ℃,衡器型式批准的温度测试也按此范围进行。对于⑩秤,一般要求达到n=3 000 时,在该界限内应符合计量要求。但是在夏天烈日当空的露天条件下,特别是没有遮阳措施的汽车衡或轨道衡的上盖板或钢轨表面温度一般要高出地面气温近 10~30 ℃。由于电子秤的电子器件对温度十分敏感,因而温度的微小反应都会给称量结果带来较大的影响。风力的大小也将直接影响到露天和半露天使用衡器的计量准确度。以五泵站东汽车衡为例,当有6 级阵风,风向与地面夹角为30°时,风压p=0.12 kN/m2,迎风面积假设为2 m2,风的推力即可达到0.24 kN,对被称物可产生0.12 kN 的垂直分力,即对称量结果会产生12.2 kg 的误差。当风向与地面夹角为45°,风的推力还是0.24 kN 时,就可对被称物产生0.17 kN 的垂直分力,即对称量结果产生17.3 kg 的误差【3】。而该汽车衡分度值为20 kg,故产生数字跳变是非常正常的,这必定会给检定工作带来一定的难度。而且检定分度值的取值大小,成为秤能否通过检定的关键,例如:1 台轨道衡当Max=100 t,e =d=20 kg,n=5 000 的情况下,在检定过程中,对于500 e 称量点,其误差≤0.5 e 能顺利通过检定;2 000e 称量点,其误差≤1.0e,也能达到要求;但到75%最大称量以上的称量段,要其误差≤1.5 e,就难以达到要求了。因为这对于百吨级的秤来讲,就意味着最大秤量的相对误差达到0.02%~0.03%,这样的要求实在太高了。 
4 结束语 
综上所述,要明确认识到衡器的分度值与传感器分度数的关系,任何通过调小分度值来提高秤的准确度的想法都是不可取的。盲目把一些计量秤的分度值调小,片面追求衡器的高准确度,反而会恰得其反,影响衡器的稳定性。只有严格执行检定规程,按检定 规程操作,才能让衡器更好、更准确、更平稳地为企业的生产服务。 

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chuandong发表于:2017-06-19 19:44:18  1楼

谢谢分享


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灵山飞弧发表于:2017-06-20 08:44:11  2楼

引用 chuandong 的回复内容:谢谢分享



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