本文從國際地磅產(chǎn)品合杈評定的角度,闡述了 OIML國際 建議R76溫度、溫度作用下零點(diǎn)示值的變化的要求、試驗(yàn)程序和相關(guān)專業(yè)基 礎(chǔ)知識。指出了當(dāng)前我國地磅標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)在該項(xiàng)目上與國際先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的差 異,并對其原因做出一定的分析,提出了一些建議。
―、問題的提出
在對被測量進(jìn)行測量的過程中,必須考慮其影 響量的作用和影響,對其在整個(gè)測量過程中的效應(yīng), 通過檢驗(yàn),試驗(yàn)和理論做出評估。這也就形成了測量 不確定度的分析和評價(jià)。
衡器,包括模塊——稱重顯示控制器、稱重傳感 器、連接件等L在稱量過程中,自然也受到許多影響 和干擾因素的作用,其中溫度就是最重要的影響量 之~'。
從物理原理上很好做出解釋和理解。
自然界的物質(zhì)、物體和現(xiàn)象在溫度的作用下都 會(huì)產(chǎn)生明顯或不明顯的變化,從而引起自身特性的量或質(zhì)的變異。
稱重顯示器的溫度漂移多數(shù)主要取決于其彈性 元件材料的溫度漂移。比如說,溫度每變化loot鋼 的彈性模量就改變大約3%。由此可以看出,與溫度 有關(guān)的修正環(huán)節(jié)能大大的減少這種偏差。另外,稱重 傳感器還要進(jìn)行零點(diǎn)溫度補(bǔ)償。
溫度對稱重顯示控制器放大因數(shù)(VSI/pv) 的絕對準(zhǔn)確度影響很大。稱重顯示器的阻抗、激勵(lì)電 源的形式、標(biāo)稱值和不確定度、連接件中的熱電動(dòng) 勢、電壓測量裝置的不確定度、輸人信號值(pv)、 溯源性、重復(fù)性和穩(wěn)定性等都隨溫度的變化而做不 同程度的變化。正是這種溫度作用下以上諸因素變化的綜合效應(yīng),使放大器產(chǎn)生了漂移和變化,影響到 稱重顯示器控制器和衡器的正常工作。
因此,試驗(yàn)和評估溫度影響下衡器及其模塊 稱重顯示控制器、稱重傳感器、連接件的計(jì)量性能,是國內(nèi)外對自動(dòng)衡器與自動(dòng)衡器評定的重要 內(nèi)容。
本文的意圖是,在闡述國際法制計(jì)量組織 (OIML)的規(guī)定和要求的基礎(chǔ)上,就目前我國衡器 的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)的相應(yīng)規(guī)定內(nèi)容,特別是實(shí)際的操 作情況做些對比分析,以澄清和統(tǒng)一對OIML R76 及各種自動(dòng)衡器的國際建議的理解和認(rèn)識,為我國 加入WTO,衡器產(chǎn)品合格評定工作與國際先進(jìn)水平 接軌做點(diǎn)工作。
二、國際地磅技術(shù)法規(guī)的闡述
國際地磅技術(shù)法規(guī)對溫度做出了二項(xiàng)根本性的 要求:溫度和溫度對空載示值的影響。其中溫度的規(guī) 定又分二種情況:
a )法定溫度界限(Prescribed temperature Lim-its )
-10℃~+40℃)
B)特種溫度界限(Special temperature Limits )
I級衡器溫度鼻限至少為5℃
II級衡器溫度界限至少15℃
III級和級衡器溫度界限的范圍至少為30°C
溫度界限的起始和終止點(diǎn)不做硬性規(guī)定,由設(shè) 計(jì)和制造者以及顧客要求設(shè)定。
以上規(guī)定相當(dāng)全面周詳。在法定要求的基礎(chǔ)上, 涵蓋了各種不同使用要求條件,從而大大加強(qiáng)了該 國際衡器標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)的兼容性。
單純提出要求,國際建議還認(rèn)為遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。在該 計(jì)量要求的基礎(chǔ)上,提出了強(qiáng)制性的試驗(yàn)程序,旨在 提供標(biāo)準(zhǔn)化的要求,以使用統(tǒng)一的和可溯源的方法 來評定衡器的計(jì)量特性和技術(shù)特性。
溫度的測量程序是,在大氣條件下,將被測衡器 (EUT)置于規(guī)定溫度的恒定(constant)溫度中,當(dāng) 被測衡器達(dá)到穩(wěn)定溫度后,保持二小時(shí),這里的“恒 定”系指在測試期間所記錄下的最大溫差,不超過地磅額定溫度范圍的1/5,且又不大于51,蠕變測 試時(shí)不大于2°C,溫度的變化率,每小時(shí)不超過5℃。
要求分別在’指定標(biāo)準(zhǔn)溫度下(通常為20°C,對 ①級衡器,則為規(guī)定溫度界限的平均值);指定的高溫處;指定的低溫處;如果低溫低于-10℃ ,則在 5℃,指定的標(biāo)準(zhǔn)溫度處進(jìn)行加載和卸載的稱量測試。
對于I級衡器,大氣壓力的變化必須做定量考慮。
除非廠家有規(guī)定,否則試驗(yàn)過程中的絕對濕度 不應(yīng)超過20g/m3。
溫度對空載示值影響的試驗(yàn)程序。該試驗(yàn)可以 與上述“溫度試驗(yàn)”結(jié)合起來完成,當(dāng)然亦可以單獨(dú) 做。對每相鄰的溫度,需計(jì)算①級衡器每代的誤 差變化,其它準(zhǔn)確度等級計(jì)算每5$的誤差變化。進(jìn) 行該試驗(yàn),不需要施加預(yù)載荷,如果衡器具備自動(dòng)置 零或零點(diǎn)跟蹤功能,則需處于非工作狀態(tài)。上述二個(gè) 溫度方面的試驗(yàn)程序曲線圖如下:
三、存在的問題
目前,我國地磅溫度影響量下稱量性能的計(jì)量 技術(shù)要求、試驗(yàn)及評價(jià),與國際建議和發(fā)達(dá)國家標(biāo) 準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)要求之間尚存在一些差異。主要表現(xiàn)在 標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)法規(guī)的相應(yīng)要求與實(shí)際操作二個(gè)方面。
標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)方面。我國衡器的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)法 規(guī)對溫度和溫度作用下的零點(diǎn)示值變化,在采納國 際建議或國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),往往只注意了對其計(jì)量 性能和技術(shù)指標(biāo)的要求,而忽視了看來是枝節(jié)輔助 規(guī)定,遺漏不少重要條款。例如,每個(gè)影響量產(chǎn)生的 誤差的確認(rèn),應(yīng)在評價(jià)一個(gè)影響因子,如溫度的影響 效果時(shí),其它所有的影響因子應(yīng)保持相對恒定,即接 近于正常值。正如本文第二部分所述,國際建議進(jìn)行 溫度和溫度作用下零點(diǎn)示值的變化試驗(yàn)程序,強(qiáng)調(diào) 試驗(yàn)時(shí)大氣的絕對濕度不應(yīng)超過20g/m3;和對I級衡器,大氣壓力的變化定量考慮,我國的某些衡器 標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)往往忽略。另外,我國有的地磅標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)法規(guī)沒有將計(jì)量、技術(shù)要求及相應(yīng)測試程序 的關(guān)系區(qū)分開來,往往只做出計(jì)量和技術(shù)的規(guī)定,沒 有全面嚴(yán)格的對測試程序進(jìn)行擬定。使按該標(biāo)準(zhǔn)和 技術(shù)法規(guī)評價(jià)衡器難以達(dá)到統(tǒng)一、溯源和一致的要 求。
實(shí)際操作方面,由于標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)法規(guī)要求得不 夠全面和系統(tǒng)、試驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心、試驗(yàn)管理控 制諸方面的疏漏,在進(jìn)行溫度和溫度作用下零點(diǎn)示 值的變化試驗(yàn)時(shí),往往不注意:
--恒定溫度的含義是什么,因而記錄表格上 沒有相應(yīng)的記錄;
——升溫和降溫的期間,溫度的變化速率不得 大于lt/min,亦缺少這方面的記載;
自動(dòng)置零和零點(diǎn)跟蹤功能所處的狀態(tài),及相應(yīng)的操作、數(shù)據(jù)計(jì)算方法;
——溫度對空載示值影響的讀數(shù)與預(yù)加載的關(guān)系。
——只進(jìn)行試驗(yàn)開始時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)溫度(201)的 試驗(yàn),對結(jié)束時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溫度(20°C )不做,沒有完整的 履行上述的試驗(yàn)程序曲線;
——沒有按上圖曲線上每個(gè)操作點(diǎn)的要求進(jìn) 行。例如:只進(jìn)行一次零點(diǎn)讀數(shù),不預(yù)加載,不進(jìn)行穩(wěn) 定溫度下的時(shí)間保持等;
——上圖試驗(yàn)程序曲線過程中,被測地磅 (EUT)數(shù)次開機(jī)、關(guān)機(jī);
——完成上圖試驗(yàn)程序曲線過程中,被測地磅 (EUT)數(shù)次被調(diào)整;
我國溫度試驗(yàn)還大量存在這樣一個(gè)普遍現(xiàn)象, 設(shè)備的功能不能完成溫度影響量下對地磅稱量性能 測試施加各種載荷的基本操作,在某一技術(shù)法規(guī)要 求的穩(wěn)定溫度進(jìn)行稱量性能測試需打開溫度箱、室 的門方能進(jìn)行。由于溫度箱內(nèi)外溫差較大,溫度沖擊 現(xiàn)象在所難免,這樣就很難達(dá)到測試環(huán)境的穩(wěn)定,即 測試期間的最大溫差不能超過衡器額定溫度范圍的 1/5,且不大于5℃,螺變測試下不大于2°C,溫度的變 化率,每小時(shí)不超過5°C。
解決這一問題,當(dāng)然從設(shè)備上進(jìn)行改造最好,這 就需要投一部分資金。其次將衡器及其模塊——稱量 顯示控制器調(diào)整到能夠顯示較小分度值(Indication
with a scale interval Smaller than e ) 不倉旨大于
l/5e0例如,一臺(tái)測量范圍為24mv的稱量顯示控制 器,最大檢定分度數(shù)為6000VSI,則對其線性度進(jìn)行 測試的顯示數(shù)字間隔為24mV/6000VSI=4pV/VIS。如 果該顯示器能夠顯示不大于1/5x4)^ v/VIS=0.8 |jlv/ VIS,即可用該裝置來確定其測量誤差。
如果上述二種方法均不能奏效,只能打開溫度 箱、室門進(jìn)行操作,那必須在試驗(yàn)報(bào)告中注明,以便 進(jìn)行試驗(yàn)復(fù)現(xiàn)和相互認(rèn)可時(shí)注意和承認(rèn)。
加人WT0后,我國決定建立質(zhì)檢科技體系。其 中重要的組成部分就是現(xiàn)代的認(rèn)證認(rèn)可體系。這就 給我們對世界上使用最廣泛的測量儀器——地磅的 評定提出了攻關(guān)目標(biāo)。在地磅標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)法規(guī)的內(nèi)容 和試驗(yàn)的操作上全面、系統(tǒng)的與國際建議接軌,牢牢 把握國際地磅產(chǎn)品合格評定的原則——統(tǒng)一的計(jì)量 和技術(shù)要求,適用于由政府進(jìn)行計(jì)量控制;依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 化的要求和測試程序,用一致的可溯源的方法,來評 定地磅的計(jì)量特性和技術(shù)特性。