通過在地磅稱重傳感器定型、樣機試驗等實際工作中碰到的問題,探討了該問題產(chǎn)生的原因:其檢定設(shè)備靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機在現(xiàn)行檢定規(guī)程下無法取得滿足高精度稱重傳感器定型、樣機試驗工作所需的等級。 因此,建議修改力標(biāo)準(zhǔn)機檢定規(guī)程,在目前靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機等級基礎(chǔ)上加入 0． 002、0． 005 兩個新級別,明確靜重式力標(biāo)準(zhǔn)裝置可以通過 A - B - A 法檢定,并以實際情況進行驗證。

0.引言

隨著科學(xué)進步和電子稱重技術(shù)的快速發(fā)展,稱重傳感器定型鑒定、樣機試驗、首次檢定以及后續(xù)檢定工作量迅猛增長。 目前,稱重傳感器定型鑒定等相關(guān)工作參照的依據(jù)為國家標(biāo)準(zhǔn) GB / T 7551— 2008《稱重傳感器》 , 國家檢定規(guī)程 JJG 669—2003《稱重傳感器》以及國際建議 OIMLR60 2000 ( 后均簡稱為 R60) 。 由于國標(biāo)以及檢定規(guī)程均參照 R60修改寫成,因此 R60 對我國稱重傳感器定型鑒定等工作有指導(dǎo)性意義。

在 R60 中,對于地磅稱重傳感器定型的試驗設(shè)備做了如下規(guī)定:力發(fā)生系統(tǒng)和用于觀測稱重傳感器輸出的指示儀表的相對擴展不確定度 U(覆蓋因子 k =2)應(yīng)小于被試稱重傳感器最大允許誤差(mpe)的1/ 3 倍。

以 C3 級稱重傳感器為例,最大檢定分度數(shù)為3000,在 2000 到 3000 的分度數(shù)范圍內(nèi), 其允差為 PLC × 1． 5ν,取 PLC = 0． 7,允差即為量程的 0． 00035,按照三倍關(guān)系,檢定 C3 級別傳感器所需要的計量標(biāo)準(zhǔn)器的不確定度應(yīng)不大于萬分之一。 同理可得,如果是 C6 級稱重傳感器則要求檢定的計量標(biāo)準(zhǔn)器不確定度應(yīng)不大于十萬分之五。

目前,稱重傳感器定型的主要設(shè)備為力標(biāo)準(zhǔn)機,且由于其準(zhǔn)確度以及加載時間等限制,基本上以靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機為主。 國內(nèi)計量與檢測機構(gòu)為滿足市場上逐漸增多的稱重傳感器定型鑒定等工作,研制或購置了大量的高準(zhǔn)確度靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機,對于靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機的檢定、定級工作量也逐漸增加。

1.目前現(xiàn)狀以及修改規(guī)程的理由

靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機是以砝碼的重力作為標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷,通過機構(gòu)按預(yù)定順序自動平穩(wěn)地把負(fù)荷直接施加到被測測力儀的力標(biāo)準(zhǔn)機。 在現(xiàn)行的 JJG 734— 2001《 力標(biāo)準(zhǔn)機》 檢定規(guī)程中,對靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機的定級最高僅到 0． 01 級。 而通過對靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機定義的理解,靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機的準(zhǔn)確度主要取決于砝碼的準(zhǔn)確度。 砝碼準(zhǔn)確度在目前水平來說,遠遠可以超出規(guī)程規(guī)定的相對擴展不確定度( 包含因子 k = 3)不大于其標(biāo)稱值的 0． 003% 的要求。 因此,更高準(zhǔn)確度的靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機是完全可以實現(xiàn)的。而對于這些高于 0． 01 級的靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機如何定級? 目前的檢定規(guī)程并沒有做出相應(yīng)規(guī)定。

2.修改規(guī)程的技術(shù)支撐和理論依據(jù)

目前修改規(guī)程已經(jīng)有了足夠的技術(shù)支撐和理論依據(jù)。 在 JJG2045—2010《 力值( ≤1MN) 計量器

具檢定系統(tǒng)表》 中,靜重式力標(biāo)準(zhǔn)裝置同靜重式力基準(zhǔn)機一樣規(guī)定了 0． 002、0． 005、0． 01 三個等級,并且明確規(guī)定其力值相對擴展不確定度確定方法同靜重式力基準(zhǔn)機。 即其力值不確定度取決于砝碼質(zhì)量的不確定度,安裝地點重力加速度的測量不確定度,砝碼和空氣密度的測量不確定度,砝碼的穩(wěn)定性、加卸方式及器具的結(jié)構(gòu)來確定。 同時需用高準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)測力儀與力基準(zhǔn)機進行比對,并在附錄中給出評定系數(shù) En 的計算公式。

3.建議在力標(biāo)準(zhǔn)機規(guī)程中做如下修改或新增

1) 對于不同準(zhǔn)確度等級的靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機砝碼準(zhǔn)確度分別進行規(guī)定;

加入靜重式力標(biāo)準(zhǔn)裝置 0． 002、0． 005 兩個新級別,制定相應(yīng)技術(shù)指標(biāo);

除按照被檢設(shè)備( 力標(biāo)準(zhǔn)機) 與計量標(biāo)準(zhǔn)器(標(biāo)準(zhǔn)測力儀) 不確定度滿足三倍關(guān)系進行檢定外,明確靜重式力標(biāo)準(zhǔn)裝置可以通過 A - B - A 法檢定(包括 0． 01 級),通過計算 En 判定兩臺靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機的不確定度是否在允許范圍內(nèi);

靜重式力標(biāo)準(zhǔn)裝置在 A - B - A 法檢定過程中,規(guī)定選用高準(zhǔn)確度測力儀的要求,確實保證該方法的可操作性。

4.舉例 A-B-A 法

以筆者所在單位為例,目前有一臺 100kg 靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機( 以 A 代稱),兩只綜合準(zhǔn)確度達到0． 01 級的標(biāo)準(zhǔn)測力儀及數(shù)表, 測量范圍分別為 10 ~ 100N,100 ~ 1000N。 靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機通過檢定達到

0． 01 級準(zhǔn)確度,標(biāo)準(zhǔn)測力儀有在有效期內(nèi)的檢定證書。 對其他機構(gòu)的另外一臺標(biāo)稱準(zhǔn)確度為 0． 01 級的靜重式力標(biāo)準(zhǔn)裝置( 以 B 代稱) 進行量傳。 先在 A 機上進行測量,再在 B 機上進行測量,最后再在 A 機上進行測量。 通過下列公式,計算 En :

上兩次測量數(shù)據(jù)的平均值;xBmean 為力標(biāo)準(zhǔn)機 B 上測

量數(shù)據(jù);Uc,A ,Uc,B 分別為力標(biāo)準(zhǔn)機 A 和 B 上測量結(jié)果的擴展不確定度。

如果經(jīng)過計算 En 小于 1,那么應(yīng)該可以評定力標(biāo)準(zhǔn)機 B 也滿足 0． 01 級。

5.結(jié)束語

就目前力值發(fā)展水平來說,力標(biāo)準(zhǔn)機的準(zhǔn)確度已經(jīng)基本上滿足了其作為力值計量標(biāo)準(zhǔn)的要求。然而隨著衡器的廣泛應(yīng)用,稱重傳感器行業(yè)蓬勃發(fā)展,使得對力標(biāo)準(zhǔn)機尤其是靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機提出了更高的要求,這也帶動了力標(biāo)準(zhǔn)機檢測方法的研究與探討。 希望相關(guān)部門縮短規(guī)程、 規(guī)范的修改周期,以促進我國力值計量的發(fā)展。