電子衡器分度值與傳感器分度數(shù)有什么關(guān)系

電子衡器分度值與傳感器分度數(shù)有什么關(guān)系隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，各種大型電子衡器已滲透到了生產(chǎn)的方方面面，各單位對(duì)衡器精度的要求也越來越高，各種衡器的分辨率在不斷提高，分度數(shù)也在增大。普遍認(rèn)為秤的分度值越小，它的準(zhǔn)確性就越高，其實(shí)這是一個(gè)誤區(qū)。分度值應(yīng)按要求確定，調(diào)小分度值不僅會(huì)影響電子衡器的穩(wěn)定性，還會(huì)影響計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

一、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程：
    秤在使用過程中，其分度值的設(shè)定非常嚴(yán)謹(jǐn)，是嚴(yán)格按照檢定規(guī)程，結(jié)合衡器的相應(yīng)配置，如稱重顯示控制器、傳感器、最大秤量等設(shè)定的。目前不論是國際建議還是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程，都對(duì)衡器產(chǎn)品進(jìn)行了嚴(yán)格而全面的規(guī)定。
    1)JJG555－96《非自動(dòng)秤通用檢定規(guī)程》通用要求[1]，實(shí)際分度值d是指以質(zhì)量單位表示的下述數(shù)值：(1)對(duì)于模擬指示，系指相鄰兩個(gè)標(biāo)尺標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的值之差;(2)對(duì)于數(shù)字指示，系指相鄰兩個(gè)示值之差。實(shí)際分度數(shù)是指最大秤量與實(shí)際分度值之比，即n=Max/d。檢定分度值e是用于衡器分級(jí)和檢定時(shí)使用、以質(zhì)量單位表示的值。其中，檢定分度值代表了秤的絕對(duì)準(zhǔn)確度，因此檢定分度值越小，秤的絕對(duì)準(zhǔn)確度越高，反之秤的絕對(duì)準(zhǔn)確度越低。檢定分度數(shù)n是最大秤量與檢定分度值之比，即n=Max/e。檢定分度數(shù)代表了秤的相對(duì)準(zhǔn)確度，因此檢定分度數(shù)越多，秤的相對(duì)準(zhǔn)確度越高，反之秤的相對(duì)準(zhǔn)確度越低。由此可見，秤的準(zhǔn)確度等級(jí)是依據(jù)檢定分度值e和檢定分度數(shù)n來確定的。秤的準(zhǔn)確度等級(jí)分為中準(zhǔn)確度和普通準(zhǔn)確度，可稱為3級(jí)和4級(jí)，用符號(hào)Ⅲ和Ⅳ表示。目前新鋼公司所使用的計(jì)量秤都是3級(jí)。
    2)《非自動(dòng)秤通用檢定規(guī)程》還規(guī)定秤的檢定分度值與實(shí)際分度值相等，即e=d。這就給出了秤的準(zhǔn)確度等級(jí)與秤的計(jì)量特征之間的關(guān)系，但這僅是秤達(dá)到相應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)要求的必要條件。同時(shí)規(guī)程中還規(guī)定：安裝于室外，而無大氣適當(dāng)保持措施的秤，其分度數(shù)不能太大，分度值不能太小，n應(yīng)不大于3000，否則秤的零點(diǎn)和示值都難以穩(wěn)定，無法得到可靠的結(jié)果。
    秤的零點(diǎn)，特別是電子秤的零點(diǎn)，是評(píng)價(jià)秤計(jì)量性能的基礎(chǔ)。一旦電子秤的零點(diǎn)產(chǎn)生漂移，維護(hù)起來將較困難。引起電子秤零點(diǎn)漂移的原因有很多，要判斷起來非常難，這里主要論述其中的一種:傳感器的分度值的選擇與零點(diǎn)漂移的關(guān)系。
    傳感器作為電子秤的心臟，它的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到電子秤的精度，我國JJG555－1996《非自動(dòng)秤通用檢定規(guī)程》等效采用了國際法制計(jì)量組織OIMLR60國際建議，其中對(duì)傳感器進(jìn)行了以下規(guī)定。
    (1)稱重傳感器的最大稱量應(yīng)符合：Emax＞QMaxR/N式中：Emax為稱重傳感器的最大稱量;N為傳感器個(gè)數(shù);Max為秤的最大秤量;R為縮小比，考慮到對(duì)傳感器嚴(yán)格的要求，取R＝1;Q為修正系數(shù)，一般Q＞1。
    (2)稱重傳感器的最大分度數(shù)應(yīng)符合：nLC≥n。
    (3)稱重傳感器的最小靜載荷輸出恢復(fù)值DR應(yīng)滿足：DR≤0.5eR/N。
    式中：R＝1，則DR≤0.5e√N。當(dāng)DR未知時(shí)，應(yīng)滿足條件：nLC≥Max/e。
    (4)稱重傳感器的最小檢定分度值應(yīng)符合：Vmin≤eR/√N。
    式中:R＝1，則Vmin≤e/√N，即傳感器的最小檢定分度值要小于等于秤的分度值。
    (5)在實(shí)際的使用中，稱重傳感器最大分度數(shù)應(yīng)滿足：nLC≥n，從稱重傳感器的最小檢定分度值Vmin和最大秤量Emax滿足的關(guān)系式：Vmin≤eR/√N；
    Emax＞QMaxR/N。
二、限制衡器分度數(shù)的原因
    由于nLC≥n，這實(shí)質(zhì)上限制了衡器的分度數(shù)，即衡器如果采用了C3級(jí)(3000v)的稱重傳感器，秤的檢定分度數(shù)最多只能為3000e。因此，在量程一定的前提下，調(diào)小分度值，分度數(shù)就會(huì)變大，超出3000的范圍，不符合設(shè)計(jì)要求。目前新鋼公司計(jì)量秤所使用的傳感器一般都是C3級(jí)的傳感器，按照國際法制
    計(jì)量組織（OIML）第六十號(hào)（R60）國際建議4.4.4誤差分配原則，C3級(jí)傳感器用于制造檢定分度數(shù)不大于3000分度的Ⅲ級(jí)秤。但是在規(guī)程執(zhí)行中這些條款并沒有引起計(jì)量監(jiān)督執(zhí)法部門與制造廠商、用戶的重視，導(dǎo)致市場(chǎng)上最大檢定分度數(shù)n值>3000的產(chǎn)品比比皆是。根據(jù)JJG539-1997《數(shù)字指示秤》檢定規(guī)程的規(guī)定，中準(zhǔn)確度等級(jí)的數(shù)字指示秤，當(dāng)其檢定分度值不小于5g時(shí)，其檢定分度數(shù)最小為500，最大為10000[2]。以分度值設(shè)定為10kg的120t汽車衡為例，其選用的傳感器最大秤量為45t，準(zhǔn)確度等級(jí)為C3，數(shù)量為8只，其靈敏度為2mV/V;選用的稱重控制顯示器的供橋電壓為12V，最高輸入靈敏度為1μV。汽車衡的檢定分度數(shù)為n=120000/10=12000，那么該汽車衡的最大輸出信號(hào)為12V×2mV/V×120t/(8只×45t)=8mV；每個(gè)檢定分度值輸出信號(hào)為8mV/12000=0.67μV，該值小于稱重顯示控制器的最高輸入靈敏度，則結(jié)論是該汽車衡不能正常工作。另外，稱重傳感器的分度數(shù)為3000，最大秤量為45t，那么該傳感器的檢定分度值為15kg，大于該汽車衡的檢定分度值，也表明該汽車衡不能正常工作。
三、環(huán)境對(duì)衡器分度值的影響
    秤的檢定分度數(shù)超過了傳感器的最大檢定分度數(shù)，從根本上違背了秤用傳感器的計(jì)量學(xué)要求和計(jì)量中的誤差分配原則，從理論上來說系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，所以會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)漂移的現(xiàn)象，只要使用現(xiàn)場(chǎng)有一點(diǎn)外界影響，稱重儀表上的示值就上下變化。目前新鋼公司所使用的一些秤上就經(jīng)常出現(xiàn)這種現(xiàn)象，如五泵站汽車衡、大道口軌道衡、三鋼鐵水秤、9#爐鐵水液面計(jì)等。五泵站東汽車衡從安裝完后就一直有底數(shù)，后來經(jīng)過一段時(shí)間的觀察才發(fā)現(xiàn)是風(fēng)力的影響。該汽車衡最大量程為120t，分度值為20kg，分度數(shù)為6000，選擇的傳感器最大秤量為50t，準(zhǔn)確度等級(jí)為C3，分度數(shù)為3000。秤的分度數(shù)為傳感器的2倍，*不符合國際法制計(jì)量組織(OIML)R76國際建議在1992年版的其它影響量和制約因素的技術(shù)要求條款中的規(guī)定。
    在JJG555－96檢定規(guī)程中還對(duì)衡器所處的環(huán)境以及大氣壓力、溫度、濕度、電源等都作了規(guī)定。一般情況下，衡器如無特殊要求，適用溫度范圍都為-10～+40℃，衡器型式批準(zhǔn)的溫度測(cè)試也按此范圍進(jìn)行。對(duì)于⑩秤，一般要求達(dá)到n=3000時(shí)，在該界限內(nèi)應(yīng)符合計(jì)量要求。但是在夏天烈日當(dāng)空的露天條件下，特別是沒有遮陽措施的汽車衡或軌道衡的上蓋板或鋼軌表面溫度一般要高出地面氣溫近10～30℃。由于電子秤的電子器件對(duì)溫度十分敏感，因而溫度的微小反應(yīng)都會(huì)給稱量結(jié)果帶來較大的影響。風(fēng)力的大小也將直接影響到露天和半露天使用衡器的計(jì)量準(zhǔn)確度。以五泵站東汽車衡為例，當(dāng)有6級(jí)陣風(fēng)，風(fēng)向與地面夾角為30°時(shí)，風(fēng)壓p=0.12kN／m2，迎風(fēng)面積假設(shè)為2m2，風(fēng)的推力即可達(dá)到0.24kN，對(duì)被稱物可產(chǎn)生0.12kN的垂直分力，即對(duì)稱量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生12.2kg的誤差。當(dāng)風(fēng)向與地面夾角為45°，風(fēng)的推力還是0．24kN時(shí)，就可對(duì)被稱物產(chǎn)生0.17kN的垂直分力，即對(duì)稱量結(jié)果產(chǎn)生17.3kg的誤差[3]。而該汽車衡分度值為20kg，故產(chǎn)生數(shù)字跳變是非常正常的，這必定會(huì)給檢定工作帶來一定的難度。而且檢定分度值的取值大小，成為秤能否通過檢定的關(guān)鍵，例如:1臺(tái)軌道衡當(dāng)Max＝100t，e＝d＝20kg，n＝5000的情況下，在檢定過程中，對(duì)于500e稱量點(diǎn)，其誤差≤0.5e能順利通過檢定;2000e稱量點(diǎn)，其誤差≤1.0e，也能達(dá)到要求;但到75%最大稱量以上的稱量段，要其誤差≤1.5e，就難以達(dá)到要求了。因?yàn)檫@對(duì)于百噸級(jí)的秤來講，就意味著最大秤量的相對(duì)誤差達(dá)到0.02%～0.03%，這樣的要求實(shí)在太高了。
四、結(jié)束語
    綜上所述，要明確認(rèn)識(shí)到衡器的分度值與傳感器分度數(shù)的關(guān)系，任何通過調(diào)小分度值來提高秤的準(zhǔn)確度的想法都是不可取的。盲目把一些計(jì)量秤的分度值調(diào)小，片面追求衡器的高準(zhǔn)確度，反而會(huì)恰得其反，影響衡器的穩(wěn)定性。只有嚴(yán)格執(zhí)行檢定規(guī)程，按檢定規(guī)程操作，才能讓衡器更好、更準(zhǔn)確、更平穩(wěn)地為企業(yè)的生產(chǎn)服務(wù)。