电子秤使用中称量误差分析

电子秤使用中称量误差分析
摘要电子秤不仅在商贸计量中使用十分普及,而且随着经济的发展,越来越多的用于生产过程中,对电子秤误差来源进行分析,希望为提高电子秤的检定调试效率,并对使用电子秤的用户有所帮助。

关键词电子秤;称量误差;分析
0引言
误差是对称量结果准确程度的定量描述,对电子秤称量性能分析,掌握其误差来源,有助于提高电子秤检定工作的质量和效率。

电子秤主要由称重台、称重传感器、接线盒、屏蔽信号电缆和称重显示仪表组成,被称量的物体置于称重台上,受重力作用,称重台将重力传递至称重传感器,使传感器弹性体发生变形,在激励电压作用下输出与质量值成正比的电压信号,经线性放大器将信号放大,然后经过A/D转换为数字信号,由微处理器对质量信号进行处理后直接显示质量值,电子秤的称量误差主要来源于其不同的组成部分,对电子秤的置零功能、零点误差及检定、电子秤四角偏载、称量、鉴别力及重复性的误差分析,确保电子秤误差在规定的允许范围内及零基准点的相对稳定,一般都设置了零点自动跟踪装置和多种置零功能。

只有在了解各种置零功能的含义及特点的基础上,才能正确评价和检定电子秤的误差。

本人针对工作中遇到的问题,对电子称称量误差做进一步分析和总结。

1电子秤的置零功能
电子秤可以有一个或几个置零装置,但是只允许有一个零点自动跟踪装置。

所指的置零功能是指承载器上不论有无载荷时将秤的示值置零。

一般有以下几种方式:
1)非自动置零:靠操作者将示值置零的方法。

如早期的一些电子秤,用调节称重仪表的调零电位器将衡器置零的方法。

2)半自动置零:根据人为的命令将显示值调零,如通过称重仪表面板上的置零键,将衡器调零的方法。

3)自动调零:当示值在零点附近的某个范围内时,不用操作者干预自动地使示值置零的功能。

一般通过称重仪表的单片机程序设计的办法来实现。

4)初始置零(亦称开机自动置零):当电子秤通电后,进入使用状态前,秤能自动置零的功能。

同样是用单片机的程序设计来实现的。

为了使已经置零的电子秤其零基准相对稳定,采用了一种有别于上述几种置零功能的一种凋零方式——“零点自动跟踪功能”,它只有在满足下述条件时,才能
工作:
1)承载台上无重物。

2)如果秤处于净重称量状态,其负净重值必须等效于毛重零时,或其示值为零时。

3)秤处于平衡和稳定时。

4)在一秒钟内,秤的零基准发生变化,且其变化量又小于0.5d时。

零点自动跟踪的实质乃是由于各种原因引起零点发生缓慢变化,例如由于传感器,称重仪表特性的微小变化;温度,湿度等环境因素引起的变化;或者由于承重台上撒落了少量物料等破坏了零基准时,通过称重仪表单片机的自校准程序设计技术,将变化后的数值作为新的零基准值,从而使示值仍然显示为零。

因此零点跟踪功能是保证质量计量准确性的一个十分重要而有效的功能。

无论是各种置零功能还是零点跟踪功能,都有量值的要求,如超过量值范围,这些功能都将失效。

首先,任何置零装置的效果,均不应改变衡器的最大秤量。

初始置零可以是对大于零前正向荷重置零,也可以对小于零的欠载载荷置零。

初始置零的总效果不得大于最大秤量的20%。

总效果是指正向和负向置零范围之和。

零点跟踪装置和半自动置零、自动置零累计的总效果不得大于最大秤量的4%。

如一台最大秤量的60kg的电子台秤,其初始置零的范围最大不超过60kg×20%=12kg,零点跟踪和其它置零装置的累加效果不超过60kg×4%=2.4kg。

2零点误差及检定
电子秤的零点误差根据OIML76号国际建议《非自动衡器》规定,零点误差的允许值在不同的情况下.其要求是不同的。

1)置零后零点的允许误差对于无辅助指示装置的衡器置零后,零点的偏差对称量结果的影响不得大于0.25e,也就是说,置零后,零点的允许误差不得超过0.25e。

2)时间引起的零点允许误差将接近最大称量的砝码放置在承载台上,保持半小时,然后取下砝码,比较加载前后两次零位示值之差。

其差值不应大于0.5e。

3)温度变化时零点的允许误差对于量大面广的中等准确度电子秤,当环境温度相差5℃,其零点或零点附近的示值变化不应大于1e。

3四角偏载误差及称量误差
偏载测试要求电子秤在加载以后,被测重物在秤台上位置的变化不应引起称重测量结果的变化,因此,四角偏载误差来源于称重传感器的灵敏度,由于电子秤称重传感器的弹性体和电阻应变计等关键材料的差异,以及制造工艺方面还不完善,每个称重传感器的绝对灵敏度就有所不同,造成相同的激励电压,而各称重传感器的信号输出不一样,产生四角偏载误差,为了减小四角偏载误差,电子秤在每个传感器的支路连接有电位器,可以通过调整阻值,利用不同电阻的分压不同,平衡各支路的信号输出,传感器称量的线性变化、零点漂移和称重台擦靠都是造成称量误差的直接原因:
1)零点漂移。

电子秤在使用过程中受到大小不同且多次往复冲击载荷的影响,传感器的受力情况非常复杂,最终导致传感器的触点发生改变,使检定时的原始状态产生了变化,造成零点漂移,产生误差。

2)擦靠。

擦靠影响力的传递,这样加载时的重量不能完全作用到称重传感器上,称重传感器的输出信号自然偏小,此类情况,往往小称量基本正常,加大负荷后,显示值明显减小。

4鉴别力及重复性误差
鉴别力反映电子秤对载荷微小变化的反应能力,鉴别力测试的目的是检验秤体结构的连接和摩擦,因此机械连接中的摩擦和应力是鉴别力误差的主要来源。

此外,因为鉴别力针对的是微小变化,所以称重传感器和称重仪表的分辨力对鉴别力误差也影响较大,重复性误差在相同负荷和相同环境条件下,连续数次进程试验所得的称重传感器输出读数之间的差值,它是由一些比较固定的因素影响而产生的,除了称重测量时的温度、湿度、风力、重力场等环境条件变化所引起的重复性误差外,主要有电子秤传感器侧向力和传感器条件不满足时引起的重复性误差:
4.1电子秤传感器侧向力引起的重复性误差
由于受现场环境的限制,容易造成负载接受器上下移位,致使称重台对称重传感器作用力不垂直,传感器所受侧向力是由秤体传力机构的设计和制造误差引起,具体体现在各传感器上下安装基面本身及其之间的水平度,秤体的整体刚度及相关的局部,刚度等方面产生的重复性误差。

4.2传感器条件不满足时引起的重复性误差
电子秤称重时,对秤体的机械传力机构的传力特性、传感器参数的一致性、传感器的激励电压等,都要满足一定的条件,秤体的传力机构应保证传感器所受载荷与被测重量成正比,才能保证称重测量结果的准确性。

为了保证电子秤计量的准确、可靠,对电子秤称量性能的调试不可避免,了解误差的来源,可以给我们的实际工作带来很大的帮助,也可以为用户提供方便。