電子地磅的誤差及示值誤差

本文通過對電子地磅的工作原理的介紹，剖析了電子地磅誤差的來源及種類，針對電子地磅四角偏載、稱量、鑒別力及重復性等誤差做了進一步的分析，并對示值誤差的確定做了簡單的闡述。

確定電子地磅的誤差是對稱量結果準確度的定量描述。電子地磅在應用中經常會遇到誤差問題，這不僅影響地磅使用的可靠性，也會不同程度損害地磅使用者的利益。研究地磅的誤差來源是研究電子秤的一個重要問題。對電子地磅的稱量性能進行分析，掌握其誤差來源有助于提高地磅檢定工作的質量和效率。地磅是稱重臺將物體重力傳遞至稱重傳感器，使傳感器彈性體發(fā)生變形，在激勵電壓作用下輸出電壓信號，經線性放大器將信號放大，然后轉換為數(shù)字信號，由微處理器對質量信號進行處理后直接照示質量值。電子秤的稱量誤差主要來源于其不同的組成部分。其中包括由稱重傳感器的靈敏度引起的四角偏載誤差，由傳感器稱量的線性變化、零點漂移和稱重臺擦靠造成的稱量誤差，由機械連接中的摩擦和應力造成的鑒別力誤差，由地磅傳感器側向力和傳感器條件不滿足時引起的重復性誤差，由電地磅分度數(shù)設置引起的誤差等。

誤差的來源

通過對地磅的原理分析發(fā)現(xiàn)，其不同的組成部分會產生出不同的誤差，下面介紹四種不同部分的誤差：

1.四角偏載誤差

偏載測試要求地磅在加載以后，被測重物在秤臺上位置的變化不應引起稱重測量結果的變化。因此，四角偏載誤差來源于稱重傳感器的靈敏度。由于地磅稱重傳感器的彈性體和電阻應變計等關鍵材料的差異，以及制造工藝方面還不完善，每個稱重傳感器的絕對靈敏度就有所不同，造成相同的激勵電壓而各稱重傳感器的信號輸出不一樣，產生四角偏載誤差。為了減小四角偏載誤差，地磅在每個傳感器的支路連接有電位器，可以通過調整阻值，利用不同電阻的分壓不同，平衡各支路的信號輸出。

2.稱量誤差

傳感器稱量的線性變化、零點漂移和稱重臺擦靠都是造成稱量誤差的直接原因。（1）傳感器稱量線性變化。由于溫差、沖擊力、浮塵等的影響，傳感器承受載荷與其相應輸出電壓之間并非成直線關系，使電子秤傳感器的稱量線性發(fā)生較大的變化。有時部分稱量點的誤差較大，進行稱量的線性校準，即分段校準地磅的稱量，稱量的相對誤差將大大減小。（2）零點漂移。地磅在使用過程中受到大小不同且多次往復沖擊載荷的影響，傳感器的受力情況非常復雜，最終導致傳感器的觸點發(fā)生改變，使檢定時的原始狀態(tài)產生了變化，造成零點漂移，產生誤差。

3.鑒別力誤差

鑒別力反映地磅對載荷微小變化的反應能力，鑒別力測試的目的是檢驗秤體結構的連接和摩擦，因機械連接中的摩擦應力是鑒別力誤差的主要來源。此外，因為鑒別力針對的是微小變化，所以稱重傳感器和稱重儀表的分辨力對鑒別力誤差也影響較大。

4.重復性誤差

重復性誤差是在相同負荷相同環(huán)境條件下，連續(xù)數(shù)次進程試驗所得的稱重傳感器輸出讀數(shù)之問的差值。它是由一些比較固定的因素影響而產生的，除了稱重測量時的溫度、濕度、風力、重力場等環(huán)境條件變化所引起的重復性誤差外，主要有地磅傳感器側向力和傳感器條件不滿足時引起的重復性誤差。（1）地磅傳感器側向力引起的重復性誤差由于受現(xiàn)場環(huán)境的限制，容易造成負載接受器上下移位，致使稱重臺對稱重傳感器作用力不垂直。傳感器所受側向力是由秤體傳力機構的設計和制造誤差引起，具體體現(xiàn)在各傳感器上下安裝基面本身及其之間的水平度、秤體的整體剛度及相關的局部剛度等方面產生的重復性誤差。（2）傳感器條件不滿足時引起的重復性誤差電子秤稱重時，對秤體的機械傳力機構的傳力特性、傳感器參數(shù)的一致性、傳感器的激勵電壓等，都要滿足一定的條件，秤體的傳力機構應保證傳感器所受載荷與被測重量成正比，才能保證稱重測量結果的準確性。（3）角差引起的重復性誤差地磅稱重時傳感器的信號是通過接線盒傳輸給稱重顯示儀表，如果傳感器的某些參數(shù)不一致或接線盒中電位器調整不平衡都會引起地磅的角差，此時重物在稱重臺的不同位置就會產生重復性誤差。

5. 重力加速度引起的誤差

地磅測量的不準確除了與上述的誤差有關外，重力加速度也會對測量的準確性產生影響，根據(jù)力學原理可把稱重分為利用力的動力效應稱重和利用力的靜力效應稱重。而地磅稱重利用的是靜力場效應，靜力效應稱重力就是利用物體在重力作用下彈性體產生變形或內應力的大小來測定重力的量值。由于電子秤是用重力來標定的，顯示結果為重量，所以如果各地重力加速度值不同，會使同一臺秤在兩地之間的示值不同。最后衡量結果與重力加速度有關。

上面談了電子誤差的來源，那么示值誤差如何確定呢 ? 其實示值誤差很好確定，就是：E=P—m 式中：一示值誤差；P 一示值；M 一標準砝碼的標稱值。

但是，地磅是數(shù)字顯示方式，即示值的變化不是連續(xù)的，而是以階躍的方式進行的。這樣，當秤的實際示值處于相鄰兩個數(shù)字之間時，即在 +d12 一 d/2 范圍內（d 為實際分度值），實際示值是按一定的數(shù)字化整方式，以某一相鄰數(shù)字顯示出來。所以，數(shù)字顯示值除含有實際的模擬示值外，還包含數(shù)字化整誤差。為了剔除這個數(shù)字化整誤差，找到實際模擬示值與真值之差，在檢定電子秤時往往采用下述方法：為了知道數(shù)字化整的誤差，可以用標稱值為1/10e（e 為檢定分度值，e=d）的小砝碼 z 來尋找數(shù)字化整前的模擬示值，具休方法為：秤上的砝碼 m，示值是，先加放0.1e 的小砝碼，直至秤的示值明顯地增加一個 e，變成（，+e），所有附加的小砝碼為△ m，化整前的示值為P，則可知數(shù)字化整誤差轉換點為（0.5e 一△ m），化整前的示值 P=，+0.5e 一△ m。化整前的誤差為：E=P—m=，+0.5e 一△ m—m 為了消除零點的誤差還需要減去零點誤差，因此，化整前的修正誤差為：＆ =E—EMPE 式中：一零點或接近零點（如10e）誤差；MPE 一最大允許誤差。此式是檢定地磅示值誤差的常用公式，對從事檢定工作的人員來說必須明確此含意和熟練運用。