衡器的误差

衡器的误差
中国计量科学研究院周祖濂
沈阳格劳博锂电设备技术有限公司寇振伟
[摘要]本文给出自动衡器的主要误差源和最大允许误差的定义。

衡器误差的测量均为抽样测量,抽样测量分为计量抽样和计数抽样。

R87号国际建议的负偏差数属于计数抽样。

最后对近年来O I M L组织对皮带秤用传感器选用的要求做了说明。

[关键词]自动衡器的误差;计量抽样;技术抽样;误差的定义
[中图分类号]T H715.1[文献标识码]B[文章编号]1003-5729(2021)02-0013-09
E rror of W ei ghi ng Inst rum ent
A rt i cl e abst ract:Fi r st l y,t hi s paper gi ve t he def i ni t i on of m ai n er r or sour ces and m axi m um al l ow abl e er r or of aut om at i c wei ghi ng i nst r um ent.The m easur em ent of w ei ghi ng i nst r um ent er r or i s sam pl i ng m easur em ent,whi ch i s di vi ded i nt o m easur em ent sam pl i ng and count sam pl i ng.The negat i ve devi at i on of R87bel ongs t o sam pl i ng by at t r i but es.Fi nal l y,we expl ai n t he r equi r em ent s of O I M L or gani zat i on on t he sel ect i on of sensor s f or bel twei gher i n r ecentyear s.
K ey w ords:t he er r or ofaut om at i c wei ghi ng i nst r um ent;m et r ol ogi calsam pl i ng;t echni calsam pl i ng;t he def i ni t i on ofer r or
一、引言
衡器属于强制性管理的计量器具,在工业、贸易和日常生活中是使用极广的计量器具。

如何保证它的准确性,以及确定测量误差和正确使用是非常重要的基础工作。

国际法制计量组织O I M L,1995年以前就已公布了七个有关衡器的国际建议,之后又增加了动态汽车衡的国际建议,目前共有一个非自动衡器和六个自动衡器的国际建议。

非自动衡器与自动衡器的根本区别是称重过程中有无操作人员的介入。

称重过程分为“静态”和“动态”称重。

静态称重在称重时,被称物与承载器保持相对静止,而动态称重时被称物与承载器之间有相对运动。

本文是通过对影响各类衡器测量结果的主要因素、各类衡器测量误差的表达形式及其特征进行分析的。

并给使用者和涉及衡器的工作者介绍了衡器的基础概念,并澄清一些认识上的错误和混乱。

二、非自动衡器
非自动衡器是一切衡器的基础。

我们最常使用的非自动衡器是被称重物在重力作用下通过力或力矩平衡原理,测量出被称重的重量或质量,测量结果的误差为绝对误差。

其余六个有关自动衡器的测量误差,都是在此误差基础上,加上动态测量等因素的误差。

非自动衡器的称重结果的不确定度服从正态分布,并用平均值和方差值表示测量的不确定度。

非自动衡器的误差限,是根据分度值e和分度值n 的阶梯分段的最大允许误差(m pe)形式表示的,并根据分度数n划分为四个准确度级别。

由于衡器的量值是通过砝码传递,所以检定衡器所用的砝码或标准器的误差不应大于衡器所加载荷的最大允许误差(m pe)的1/3。

O I M L R76中对电子衡器误差分配的规定为:
称重传感器:P=0.7;
显示器:P=0.5;
连接等:P=0.5;
. All Rights Reserved.
其中称重传感器占衡器总误差的一半,显示
器的误差根据现在使用的∑ΔA/D转换器,并运用六线技术要实现P=0.5的分配系数并不困难。

第三项误差,我认为主要表现为偏载误差。

非自动衡器常见的错误或“误差”,主要是由于人为有意或盲目的追求高精度造成的。

人们往往希望用低精度传感器制造高精度的衡器,例如想用n=3000分度值的传感器,制造出n=4000或分度数更高的衡器。

有关这个问题我已写过很多文章,结论是对于单只传感器的衡器,传感器的最大分度值数n
L
不得小于衡器的检定分度值n,
即n
L≥n。

传感器的最小分度值V m i n不得大于衡器的检定分度值e,且e应大于传感器的两倍的死载
荷恢复值D R,即V
m i n<e和D R<0.5e。

其实这个问题的答案是很简单的,只要比较一下n=4000分度的最大允许误差限,以及
n
L
=3000分度值传感器的最大允许误差限,就可发现前者已有不少部分超过和接近后者的误差限。

传感器的误差满足不了p
L
=0.7的要求。

通常我们要求贸易秤的误差在0.1%左右。

衡器在使用中的误差为检定误差的两倍,但大多数人可能不太清楚的这个规定的依据。

“衡器的示值(标尺上显示的值或者所施加的所有砝码的标称值之和)。

用衡器量W(过去用:空气中的重量,浸体重量等术语)来表示,衡器值只是被测质量的近似值,两者之差最大可达0.1%。

在准确测量质量时,必须考虑空气的浮力,并把衡量值算成质量”。

“熟练的操作人员都很重视影响量(如环境、被称物等)的情况,由于这些影响他们测定质量的不确定度,能够达到相当于衡器的检定值或分度值的2~3倍。

”
以上两段话引自曼弗雷德·柯希克主编,邹炳易译的“称重手册”。

我认为将贸易秤的误差定为0.1%,并将使用中衡器最大允许误差值,定为首次检定最大允许误差的两倍,应该是考虑到上面论述而规定的。

原器砝码的密度定义为8000kg/m3,而在通常情况下被称物的密度不可能与之相等,例如:煤
0.4t/m3~0.8t/m3,则同等质量的煤炭体积要比密度为8t/m3的原器砝码大20倍。

约定空气密度的约定值为1.2kg/m3。

空气浮力修正量可达
2.4kg(0.3%),超过使用中允差。

“在贸易中,当允差Δm/m≤10-3(Ⅲ级和Ⅳ级衡器)时,我们用衡量值代替质量。

”希望更深入了解这方面的读者,可参看“称重手册”或有关资料。

通常衡器的量值是用砝码传递的,而无砝码标准衡器的量值,是通过力传感器的灵敏度来传递。

我之所以在传感器的灵敏度前特意加“力”字。

因为传感器的灵敏度是用标准测力计来确定,这样说明灵敏度值与校准处的重力加速度值相关。

所以用无砝码校准衡器时,还需考虑加速度的修正。

以上各方面都是造成衡器测量结果误差的基本因素。

三、自动衡器
至今O I M L国际法制计量组织一共公布了六个自动衡器的国际建议。

1995年O I M L在巴黎召开的“W ei ghi ngt ow ar d t he year2000”会议上,当时有两篇文章对公布的六个国际建议(包括非自动衡器,但之后公布动态汽车除外),衡器误差以及如何对衡器精度分级做了比较详细和权威性的介绍。

他们都是制定这些国际建议的参与者,文章虽已时隔多年,但对了解国际建议的实质很有帮助。

两篇文章的标题如下:
“R ecom m endat i on f or aut om at i c W ei ghi ng i ns t r um ent s”.L.M.BI R D EY E,N at i onal W ei ghi ng and M eas ur es Labor at or y,U ni t ed K i ngdom.(此文在2015年已译出登在“衡器”杂志上)
“D o we r eal l y need s i x R ecom m endat i ons f or wei ghi ng i ns t r um ent s?”C H r.U.V O l km ann.PTB, G er m any)
上述两篇文章中说明六种衡器的误差规定和特征,如图1和表1所示。

(*)相对误差,当质量很小时,允差增大。

当测量范围在多种误差限间都能适用时,可随质量值的需要规定误差限。

表1第四行,给出各类衡器最大允许误差
. All Rights Reserved.
(m pe )的不同定义(特征)。

(1)载荷m 或m i 的百分误差。

(2)用衡器检定分度值表示的函数f (不同下标表示不同的函数)。

(3)用载荷m 的百分数表示的函数f (与百分误差不同,不同下标表示不同的函数)。

f 1(e
)是用检定分度值表示的静态秤R 76的最大允许误差的误差限。

f 2(e )是表示自动衡器的称重时,由于不可能确定取整误差以及动态称重时
动态影响的误差。

定义:f 2(e )=Le+f 1(e
)。

f 1(m )表示被称物的质量m 的百分误差,并用
来计算标准偏差。

f 2(m )表示与被称物平均值相差
(m -m )的百分误差。

f 3(m )表示与标称值m N 相差(m -m N )值的百分误差。

f 3(m )=41f 2=4
1T 。

特别是对于用百分误差表示m pe 的动态称重
衡器,其显示值基本上与m pe 无关。

不同于非自动衡器R 76的m pe 值与检定分度值e 有密切的关系,其质量m 仅作为参数。

对于非自动衡器给定质量m ,相应m pe 的m pe/m 值,可由10-5到5×10-2之间,取决于衡器的精度。

R 76R 51R 61R 50R 107R 106
ER R O R
LI M I TS
Type:
A ppl i ed t o:
Speci f i ed
by:
A bsol ut e R el at i ve A bsol ut e R el at i ve *R el at i ve *R el at i ve *SC A LE (I N TE R V A LS )TO TA L ER R O R
(STA TI C )
TO TA L ER R O R %
(O F LO A D )
M E A N ER R O R
SC A LE
I N TER V A LS %O F LO A D (O r m ass
)*M E A N ER R O R
%O F LO A D (O r m ass )*
%O F LO A D (O r m ass )*
D E V I A TI O N FR O M M EA N STA N D A R D
D E V I A TI O N 图1误差限定规定方法
表1称重装置及其O I M L 国际建议间的比较
Tabl e 1
C om par i son ofwei ghi ng i nst r um ent s and O I M L R ecom m endat i ons.
. All Rights Reserved.
Ⅲ级秤,其范围是从1.5×10-4到2.5×10-2。

表1的第8行,给出六种衡器间的组合(秤)
形式。

例如,定量秤与检验秤可组合为一台具有包装和检验功能的秤。

四、自动衡器的误差表示以及主要的误差源(一)R (50)连续累计自动衡器(皮带秤)是用来称量散料的动态称重衡器。

最大允许
误差为累计载荷质量的百分数(f 1(m )=%m )。

被称
物与称重平台相对运动,累计载荷Σ等于被称物的瞬时流量Q (t )与皮带运动速度u (t )的乘积,在给定时间T 内的累积量,即:
Σ=
T 0
∫
Q (t )u (t )dt
称重结果需要同时测量重量(瞬时流量)、速度和时间T 。

对于0.1%级皮带秤要同时测准重量和速度两个物理量是很不容易的,因此对这两个物理量的测量精度必须高于0.1%。

可用来连续测量散装物料的衡器,还有:冲板流量计、转子秤和科里奥力秤等,但使用最广
的还是皮带秤,而且皮带秤是各类衡器中“
称重”
最大的衡器,例如带宽为2.2m ,带速4m /s 的皮带秤,称重可达20,000t /h 。

常见的皮带秤称重也在3,000t /h 量级。

皮带秤的检验是一件费时、费力、费钱的工程,对检验专业人员也要求有较高的素质和经验。

实物校验是适用于皮带秤唯一的合理方法。

根据法定计量的规定,物料试验使用的控制衡器的最大允许误差应为皮带秤最大允许误差的1/3或1/5。

这对现场校验都是很苛刻的要求。

皮带秤测量误差主要来源于所谓的“皮带效应”,即由皮带张力造成的干扰力。

曾经有很多人试图用数字解析来描述皮带张力的影响均无结果。

能比较准确计算皮带张力依据的是有关皮带传送机的标准,例如美国标准C EM A 。

德国标准D I N 22101等。

但根据这些标准计算得到的结果,虽能用于工程设计,但不能达到计量精度的要求。

下面用我曾在文章中举过的一个实例,说明皮带张力的影响。

张力的计算可用以下简化公式:
T e =0.
03L (W m +W b )+W m
H
设皮带秤的参数为:Q =100t /h ,带速V =1.5m s ,
由此得W m =18.5kg/m ;皮带重W b =32kg/m ,带长L=95m ,皮带在50m 处上扬角为18°,(H =15.45)代入上式可求得:
T e =420
T e 为有效张力,传输带进入动力滚筒点具有较大的张力T ,而离开动力滚筒点具有较小的张力T 2(通常为皮带预紧张力)。

二者之差则是由动力
滚筒提供给皮带拽引的有效张力T e 。

T e 由滚筒和输送带之间的摩擦系数和包角范围决定。

设包角为120°,则输送带尾部的张力为:
T 2=420×0.94=395kg
设托辊间距为1m ,当准直性有0.5m m 的改变时,造成的张力变化为:
ΔF=2Δd L
T=1m m /
1000m m ×395kg =395g
100%载荷时,W m =18.5kg ,ΔF/W m =2.1%,可造成不可忽略的对称重结果的影响。

皮带秤的称重过程本质上讲是一个随机过程,我们若用随机过程的物理概念来分析,可利用随机过程已有的很多方法来处理,并能更深入的了解这类皮带秤的本质。

我也据此提出可抵消皮带张力影响的方法,用随机方法分析比单纯用受力的力学分析要强的多。

(二)R 107非连续累计秤
也是一种称量很大的秤,广泛用于仓储的谷
物称重,称重为静态或准静态称重,造成称重结果误差的主要因素是当储料斗放料时,由于料量容量很大,造成称重秤周围空气波动,对称重斗浮力产生显差影响。

减少空气波动的影响,是提高称重结果准确度的主要因素。

由图2可以看出,称重斗分度值d 表示的m pe 与最终称重结果的误差没有直接关系,因为累计的误差是按累计次数“随机相加”计算的。

(三)R 106自动轨道衡和R 136动态汽车衡这两种衡器的称重过程均是行驶车辆与静止
的承载器间相对运动的名符其实的动态称重。

另一个显著特点为载荷在承载器上是极不均匀的滚动加载,而且测量时间有限,对高速行驶的车辆
. All Rights Reserved.
图2M ax=500kg 精度级为0.2的称重装置,初次检定的最大
允许误差。

累计分度值d=0.5kg 和最小累计载荷∑m i n=500kg
2.52.01.51.00.50-0.5-1.0-1.5-2.0-2.5
M ps[kg]M ass[kg]
500
750
1250
1750
2250
欲获得理想的测量结果是很困难的。

自动轨道衡器和动态汽车衡的称重过程也是属于随机过程。

车辆在行驶过程中,由于路面或轨道的不平,引起车辆的振动,形成干扰力附加在车辆的静重上。

干扰信号可用功率谱密度(PSD )来表述。

路面或轨道的不平顺度可用其自相关函数来估计。

为了提高测量精度,降低路面或轨道的影响,为此在承载器的两端要求设有引轨或引导路段。

对轨道衡来说引轨长度不少于25米,
路面高差为
1m m /m ,坡度在±0.1%以内。

对于汽车衡的引导路段长度不少于40m ,高差不大于±8m m ,在靠近秤台17m 内为正负±6m 。

在通常路面上,当车速在10km /h 附近时,车辆的激振频率在2.5H z 至10H z 之间,峰值可达平均值±10%。

为了描述车辆行驶的受激特征,引入了“空间频率”来描述车辆振动,如图3所示。

图4表示轨道衡测量精度与测量“长度”的关系。

振动频率越低,所要求的测量“长度”越长。

所以在实际操作时,无论是轨道衡还是汽车衡的有限承载器,都很难测得振动的一个完整波形,这对振动波的“滤波”就有原理上的限制,即测量时间与测量“长度”的测不准的限制。

参看图4(测量“长度”与测量误差的关系)。

对于这两种恒器的“定标”或“校准”,轨道
衡具有完备的标准检衡器。

无论是在溯源性、可靠性、一致性、重复性方面均有科学和可靠的依据。

而汽车衡由于被测车辆的类型太杂、太多,所谓使用“刚性车辆”充当标准器,存在很大的不确定性。

这样的“临时标准”重复性、一致性
以及溯源性都存在问题。

根据我的经验这两种衡器的检验精度,与实测精度可能有很大的差异,其差异甚至有可能可达3至5倍。

动态轨道衡和动态汽车衡的限位器是影响测量精度的主要因素,这两种衡器的限位只能采用“约束”型限位,如拉杆限位——
—这类限位器的设计、安装和调节都要求较高的技术要求,否则很
容易产生干扰力和测量力的分流,且从不同的两个方向行驶时测量结果也有明显的差异。

由于是动态测量,承载器的自振状态和自振频率的测量或估计就很重要。

早先我们制作轨道衡时,就测得承载器最低自振频率为6H z 左右,做为初步考虑这相当于低频限6H z的滤波器。

对于瞬态信号而言,在6H z 以下的车辆的振动信号,在给定的时间内还未达到顶点,车辆就已使过承载器,从而造成误差。

这种现象也是限制测量时,车速不宜过高的主要因素。

通常为了增加承载器的阻尼,可在承载器的部分涂上沥青类的阻尼材料。

(四)R 51(检验秤)和R 61(重力式装料秤)这两类秤是与日常零售商品关系最密切的秤。

为了能适应称量各种物料,这类秤是结构形式最多的衡器。

R 51包含了两类衡器,即X -Check 100
10-110-2
v=60km /h v=30km /h v=10km /h
5
10
15101
10010-1
0.250.5
0.75
v=60km /h
v=30km /h v=10km /h
f /H z
s /1/m
Sp d
K N 2H z Sp d
K N 2
(1m
)图3Lei st ungsdi cht espekt r um SP d al s Funkt i on von f und s
(er r echnet ).
图4
St andar dabwei chung σp ^abh ängi g von M ;
gem essen,V 2/79
54321
△x=2.56m △x=1.28m
1.283.846.408.9611.5214.0816.64
M /m
σp
^%
. All Rights Reserved.
和Y-O t herI ns t r um ent。

C l as s-X类主要是针对重力式装料秤R61(G r avi m et r i c Fi l l i ng M achi nes),即所谓的定量包装秤。

它的误差限是根据O I M L定量包装商品净含量R87号国际建议来定义的,除了需满足允许误差的要求,还需满足附录A统计检验(总则)和附录B抽样方法(推荐的例子)。

R51的检验秤主要是置于定量包装秤之后,以保证包装物品符合规定的重量。

在实际中此类秤还包括比较秤、分选秤和分等称。

但这些秤的误差限是根据需要来确定的。

无需遵照定量包装商品(物品)R87的要求。

这些类别的衡器大多可遵照R51,Y类的计量要求和技术要求。

R51X类的衡器和最大允许误差,是根据R87号定量包装商品的允许缺量T来确定。

如果直接用他们所规定最大允许差来比较,会有一个对商品或产品检验的基本概念问题。

我们对一批产品或商品的检验,不可能对产品的全部一一进行检验。

只能是对这批产品中的一小部分进行抽样检。

通常我们对衡器的产品认证、检定,实际上也是抽样检验的。

抽样检验是建立在概率论、数理统计、管理学和经济学等多学科基础上,保证产品质量的实用科学,对保证产品的经济性、科学性、可靠性和可用性起着极其重要的保证作用,为此国内外都制定了多种抽样检验标准和国际标准。

对产品质量的衡定检验方法主要有两类:计量方法和计数方法。

与之相对应也就产生了两类抽样检验方法。

(1)计数抽样方案
在抽样方案的判断规则中,是利用判断的结果来确定抽样产品中不合格品的个数(即不合格数),并根据预先规定的最大允许不合格数,判断此批产品合格或不合格。

(2)计量抽样方法
在抽样的样本中,根据产品的某些计量指标、物理特性的检验结果,例如样本的均值或样本标准偏差等,判断这批样本合格或不合格。

R51X类的最大允许误差,规定最大允许的平均误差与R76非自动衡器的最大允许误差相同。

最大允许标准偏差为R87允许短缺量的十五分之一(即T/15),实际上是遵照计量抽样方案的误差表述。

R87的允许短缺量是否合格,是根据计数抽样方案决定的,所以二者之间的误差没有直接对比的关系。

对于技术抽样,针对不同产品的要求有多种不同的抽样方案,但对于任何一种抽样,其抽样都是由一批N件产品中根据抽样方案抽取的n件产品,N件产品中不合格产品为D,根据抽取件中抽出d件不合格产品数,来判断该批产品是否合格。

根据概率论,具有D件不合格产品的一批N 件产品中,随机抽取n件(不放回),其中d件为不合格产品的概率为:
p=C
N-D
n-d·C D d/C N n=p n d·p N-D n-d·p D d/p N n
规定e为抽出n件产品的允许接受的不合格产品件数。

若d≤e则该批产品合格,若d>e则该批产品不合格。

因此该批合格概率为:
p=
C
d=D
∑C N-D n-d·C D d/C N n
用这种方案检验产品是否合格,可能出现两类错误与两种风险。

第一类错误是把合格产品判为不合格,即真的判为假,称为弃真错误。

出现这种错误的概率用α(阿尔法)表示。

α=1-P(p)
α越小,说明供货方提供了较好的保护,对供货方有利。

第二类错误是把不合格产品误判为合格,即假的误判为真的,称为存伪错误。

出现这种错误的概率,用β表示:
β=P(p)
β越小,说明对购货方提供了较好的保护,对购货方有利。

通常称第一种误判概率为拒收概率;称第二种误判的概率为接收概率。

对R51X类的抽样,采用计量抽样的方法,抽样结果是通过抽样数据的平均值X和数据的标准均方差σ。

用这种方案来判断产品的合格或不合格,是通过统计测量数据可能落在某个区间的概率来判定,这种判定被称为假设检验。

给定的区
. All Rights Reserved.
间称为置信区间。

根据L.M .B I R D SE Y E 的文章R 51X 类衡器的误差限,就是用置信区间来确定装置的“零点”误差。

这是因为动态秤的“零点”,不可能用静态的方法来确定。

虽然检验秤有“零点准确度”的问题,但在测量校验数据时,并没有直接显示出来。

R 51的国际建议中的计数据要求和计量要求也没给出具体要求,但它在实际测量中,是不可忽略的一个误差项。

也成为生产衡器的厂家对其生产的产品必须关注的问题。

在曼佛雷德·柯希克主编的“称重手册”(P502~P503页的图中),给出了皮带静电、皮带带速和皮带上有残余物时的影响。

由于R 51包含的
检验秤,在使用时被测物的重量不是主要关注的计量指标,而是关注被测物与设定重量间的偏差。

在L.M .BI R D SE Y E 文中“R ecom m endat i on For A ut om at i c W ei ght i ng Sys t em ”(已译出并刊登在“衡器”杂志上),给出用统计方法测量误差的置信度。

0.25e>|X |>0.25e-0.67S 其中假定零点的“真值”为μ=0.25e ,为测量60次的估计值。

下面我们来讨论,如果将R 51X 类的最大允许误差的平均值X ,和最大允许的标准偏差σ(百分值),使用置信区间的估计法,来求真值M 的置信区间。

P X ⎺
-U 1-α
2
σ2n √
<M <X ⎺+U 1-α
2
σ2
n
√{
}
=1-α
式中U 1-α2
是随机变量,t n =(X -μ)/σ2/n √的学生氏t变量,且σ2具有X n 2
分布函数。

U 1-α2可通过查表求得。

例如,1-α置信度为0.99,0.95,0.90,则U 0.995=2.58,U 0.975=1.965和U 0.95=1.65。

通过上式就可以将两类不同的抽样方案的“误差值”联系起来,从而判断出通过检验秤的实测最大允许差值X 和σ,计算出该秤能否达到定量包装物品抽样负偏差值的要求。

R 61重力式自动装料衡器,以及称重方式相似的各种定量秤和配料秤,也是各类衡器中形式最多的,需要称重物品的特性复杂的一类衡器。

需要很大的拼篇幅才能对其进行充分的论述。

在“称重手册”一书中,对R 61和R 51这两类衡器做了基本的介绍,在此我仅对R 61类衡器着重讲,R 60的精度主要取决于加料装置。

德文的“W ägen +dos i er en ”杂志上,对自动装料衡器和这类衡器有很多深入、专业的理论和运用方面的介绍。

有兴趣的读者可参看一下,一定有不少收益。

五、传感器
以上将O I M L 已公布的国际建议所涉及的衡器的主要误差源和误差表示做了简要的介绍。

本节对衡器的“心脏”———传感器在衡器中的地位做一些说明。

首先对传感器主要技术参数的定义可参看下图(图5)为n=3000分度传感器。

单只传感器使用时,误差限应满足下列条件:
n<n m ax ,
V ≥V m i n
图5
无载荷
最小静载荷
最小载荷
Em i n
E m i n
D m i n
最大使用范围
最大秤量
最大载荷
安全极限载荷
Em i n
Em ax
试验载荷
D m ax
(D m ax-D m i n )0.75
n=3000
(E m ax-Em i n )0.75n=2250
传感器试验范围转换系数f =(D m ax-D m i n )/(0.75·n )
. All Rights Reserved.
即单只传感器的衡器,衡器的分度数不可能
大于使用传感器的分度数。

对于多只传感器的衡器,由于根据随机误差的规定(计算),此时传感器的综合误差为N
√倍。

小于误差的算术和值N。

以四只传感器为例,此时传感器对衡器误差的贡献,仅为算术和的一半,这样衡器的分度数就有可能高于单只传感器的分度数。

传感器的相对最小静载荷输出恢复“(D R)或
Z(R el at i veD R or Z)”和“相对V
m i n
或Y(R el at i ve
V
m i n
or Y)”,是选用和使用传感器时非常重要的两个技术参数。

最小静载荷输出恢复(D R)值,确定了传感器回复“零点”误差限,并要求衡器的分度值e≥
2·D R,所以传感器的Z值(Z=E
m ax
/2M D LO R),
D R=M D LO R·D(m ax)/E
m ax·D(m ax)为衡器的最大称量值,Z值限定了该传感器构成的衡器可使用的最小分度值。

传感器的最小检定分度值,是由传感器“零点”的温度变化确定,它确定了传感器分度值最高分辨力,即传感器最大(可使用)分度数,它
与传感器的标称分度数n
LC
无关。

不能用它来确定传感器式衡器的最大分度数。

传感器的梯形分段误差限是由传感器试验测量值的非线性、滞后、静态温度的特性和重复性确定。

没有考虑这些因素,往往会在实际操纵中造成不必要的误差和错误。

传感器的正确选用和正确安装,是确保充分发挥传感器特性的前提,以汽车为例,欧洲国家大多都使用柱式传感器,美国大多使用具有“自复位功能”梁氏的传感组件,且不再需要限位装置。

在大多数情况下使用柱式传感器,均要求使用者自行设计相应的限位器,对于汽车衡大多使用“碰撞”式限位,或“拉杆”式约束器,“拉杆式限位”需要设计和安装调试到位,才能取得好的效果。

动态汽车衡的限位要求很高,否则会产生干扰力,从而影响测量结果。

从理论上讲,一台衡器的限位超过三个会构成“超静平衡”。

”校准衡器是通过用测力对校准传感器得到的灵敏度值,来传递砝码的量值。

传感器
的灵敏度是由校准地的重力加速度确定的力值决定的,所以在“无砝码”校准衡器时,须考虑到重力加速度的修正。

通常我们根据下式选择传感器的最大量程: E
m ax≥(M ax+D L+I ZSR+N U D+T+)/N
要求V
m i n≤e m i n R/N V m i n=E m ax/Y
R=1(no l ever al);N=N um ber of Suppor t i ng LCs;D L=D ead Load;I ZSR=I ni t i al Zer o Set t i ng; N U D=N on U ni f or m D i st r i but ed Load;T+=A ddi t i ve Tar e(V er y r ar e)。

但是对于皮带秤在“W ei ghi ng Towar ds t he Y ear2000”文集I.H oer l ei n的“Pat t er n A ppr oval and V er i f i cat i on of W ei ghi ng I ns t r um ent s C ons t r uct ed f r om M odul es”的文章中指出由于皮带秤的特殊性,对使用的传感器的最大允许误差的要求有所不同。

按照O I M L R50要求在影响量模拟试验中,要求皮带秤的相对最大允许误差(R el at i ve M axi m um Er r or)分别为0.5级±0.18%,1级±0.35%和2
级±0.7%。

再考虑到皮带秤的认证参数(E
m ax,n m ax
和V
m i n)为非自动衡器误差的70%。

最后要求皮带秤使用的传感器的相对最大允许误差为0.5级,1级±0.245%和2级±0.49%。

文中根据此误差要求计算出在最坏情况下,取整后对皮带秤使用传感器最低要求的分度数为:
0.5级1500分度
1级1000分度
2级500分度
皮带秤传感器上的总载荷为:
(W SW)=M ax BW+dead l oad
M ax
BW
=Q
m ax×L/V。

而dead l oad是指皮带秤的称重单元(W ei ghi ng U ni t),包括承载器、秤架和
皮带的重量,通常死载荷比M ax
BW
大很多倍。

悬浮式皮带秤整个称重单位是直接加在四只承载的传
感器上,因此它的dead l oad要比M ax
BW
大很多,甚至可达三、四倍。

关于皮带秤传感器选用的规定,在O I M L R50-1TC9/SC2的草案中就已提出,中国也在2012年对此问题进行过研讨,为此我写过文章介绍了I.
H oer l ei n文章中相关内容,和我对该问题的理解。

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