電子秤免砝碼校準可行性準確性分析探討

承載器呈非常規(guī)形狀衡器的校準,，一直是困擾計量技術(shù)機構(gòu)的一大難題,。特別是在冶金行業(yè)中反映更為明顯強烈，有很多難以用砝碼校準的衡器,。例如在十幾米到幾十米高的平臺上的料罐秤,，不僅砝碼難以運送到位，料斗,、料罐型承載器上也無法放置砝碼,，到了無法實施的地步，于是產(chǎn)生了免砝碼校準衡器的問題,。

上世紀九十年代末,，我們由進行熱工儀表溫度測量系統(tǒng)的校準工作中得到啟發(fā)，模仿其校準方式,，對高位料倉下的料斗秤做免砝碼校準,。以解燃眉之急，滿足了生產(chǎn)急需,。近年來,，以數(shù)字傳感器為核心的數(shù)字稱重系統(tǒng)，使得免砝碼校準方法,，操作簡便,，準確度較以前有所提高,。但遺憾的是，還難以得到用戶（非計量檢定人員）的普遍認可,。為此,，寫出我們對免砝碼校準方法的認知和實踐，作為引玉之磚,，期望引起同行們探討和賜教,，促進免砝碼校準方法的開展，發(fā)揮其應(yīng)有的作用,。

1. 免砝碼校準的可行性分析

計量檢定工作人員都明白,，測溫儀表的測量信號流程，是溫度傳感器將溫場中的熱量變換成電信號（mV 級）,，送至測溫儀表顯示輸出溫度值,。衡器的稱重信號流程，是稱重傳感器將物料的重力變換成電信號（mV 級 or 脈沖數(shù)列）,，送至稱重儀表顯示輸出稱重量值,。測溫信號流程稱重信號流程熱工測溫系統(tǒng)的校準方法，通常是采用將溫度傳感器離線,，送到實驗室里進行測試檢定,，且附檢測數(shù)據(jù)的正式證書（報告）。對于測溫顯示儀表,，到生產(chǎn)現(xiàn)場,，依據(jù)所配置的經(jīng)測試檢定的溫度傳感器數(shù)據(jù)，用電位差計（UJ36 或 UJ31）輸入與溫度對應(yīng)的電信號給測溫儀表,，完成測溫系統(tǒng)的校準。

稱重和測溫主要是采用兩種不同的傳感器,，將兩種不同的物理量（重量、熱量）變換成電量后，進行一系列的處理,，顯示輸出對應(yīng)重量,、熱量的數(shù)值。比較稱重和測溫的信號流程,，兩者基本相同,，沒有什么本質(zhì)性的區(qū)別。都是非電量變換成電量后,，進行電量測量,。

稱重傳感器也是經(jīng)過相應(yīng)等級的標準壓力機，檢測合格后出廠的,。所以對于無法用砝碼校準的衡器,，模仿測溫系統(tǒng)的校準方法,，進行免砝碼校準是可行的。

2. 免砝碼校準的必要條件

我們所提出的免砝碼校準衡器的方法,，主要是針對鋼鐵生產(chǎn)過程中使用的非貿(mào)易衡器,，如鋼包秤、料斗秤,、料罐秤等難以或無法用砝碼校準的衡器,。但必須滿足以下條件：  

①免砝碼校準，是衡器難以或無法用砝碼校準,，但又必須校準情況下的“無奈之舉”,。一般由用戶主動提出要求之后實施。事前還需告知供,、需雙方,，有關(guān)免砝碼校準存在的利弊。在得到供,、需雙方,，尤其是需方認可后，才進行為妥,。這樣可以規(guī)避檢測單位自身的風(fēng)險,。

②由于免砝碼校準，主要是依據(jù)稱重傳感器的工廠校準數(shù)據(jù)進行的,。所以要求衡器所配置的稱重傳感器（稱重模塊）,，不僅必須有足夠高的準確度（分度數(shù)必須大于等于衡器的分度數(shù)，即 nLC ≥ n ）而且必須具有很好的穩(wěn)定性和可靠性,。尤其還要附有技術(shù)參數(shù)齊全的正式校準檢測報告,。

③因為免砝碼校準，忽略了用砝碼直接加載校準情況下所包含的機械傳力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的誤差,。所以要求衡器的傳力結(jié)構(gòu)筒單,，采用規(guī)范的連結(jié)組件，裝物料的承載器直接安裝在稱重模塊上,，保證物料重量*準確地傳遞給稱重傳感器,。

④衡器的空載零點穩(wěn)定。在校準前,，至少通過三次加載,、放空試驗的現(xiàn)場檢查確認。

3. 免砝碼校準方法簡介

不管是模擬稱重系統(tǒng),，還是數(shù)字稱重系統(tǒng),。免砝碼校準都應(yīng)在衡器本身和安裝質(zhì)量優(yōu)良的前提下進行。

①模擬傳感器

主要是參照熱工儀表采用的校準方法，在現(xiàn)場用數(shù)字電壓表和電位差計完成秤的校準工作,。

對于模擬稱重傳感器系統(tǒng),，盡量注意選用高精度等級的測量儀表和產(chǎn)生 mV 信號的儀器。

操作步驟如下：

a. 檢查確認的傳力機構(gòu),、限位裝置,、傳感器是否符合要求且處于正常狀態(tài)。

b. 檢查確認輸入秤的基本參數(shù) Max ,、n,、d 等

c. 檢查秤空載零點的穩(wěn)定性。秤零點確定后,，測量記錄秤“0”點對應(yīng)的 mV 信號值,。

d. 再根據(jù)秤的稱重傳感器容量、數(shù)量,、靈敏度（多個傳感器的平均值）,、供橋電壓和秤最大秤量，由下式計算出 Max 對應(yīng)的 mV 數(shù)值,?？紤]到接線和接線盒電阻網(wǎng)絡(luò)，所引起的信號損耗衰減,，在計算結(jié)果上增加萬分之三左右,。

                                                                                       S×V×Max ／ C×N

式中 :

S：靈敏度 V：供橋電壓 Max：秤最大秤量

C：傳感器容量 N：傳感器個數(shù)

e. 將 Max 對應(yīng)的 mV 值與秤“0”點對應(yīng)的 mV 值之和，輸入給儀表進行最大稱量值校準,。

f. 有條件盡量做一下對比驗證試驗,。

②數(shù)字傳感器

以數(shù)字傳感器為核心的數(shù)字稱重系統(tǒng)，模擬量成為數(shù)字量,，秤的儀表和傳感器之間已不是模擬信號的連接,，而是數(shù)字通訊。儀表接收的是傳感器送出的數(shù)字信號（脈沖數(shù)列）,。每只傳感器具有各自的地址,，儀表通過 RS-485 通信接口，可以直接獲得每只傳感器的原始輸出信號,。數(shù)字傳感器在制造生產(chǎn)中已經(jīng)用標準的測力機進行了校準，它的輸出與標準值是對應(yīng)的,。數(shù)字信號傳輸基本上沒有損耗,，讀出的值就是實際測量值，相對模擬稱重系統(tǒng)簡便準確,。

數(shù)字稱重系統(tǒng)的儀表都具有免砝碼校準功能,，只要進入調(diào)試校準狀態(tài)，按免（砝碼）校準功能鍵（calFREE）,，進入免砝碼校正界面,。打開菜單,，選中免砝碼校準，按 OK 鍵,，儀表會自動從數(shù)字傳感器讀取參數(shù),。根據(jù)使用說明書操作，就能十分方便地完成免砝碼校準工作,。當然衡器的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)要良好,，符合上述必要條件，才能達到好效果,。

4. 免砝碼校準標定存在的問題和建議

多年來,，在有條件的情況下，我們盡量爭取做免砝碼校準標定后的實物（砝碼 or 大家*的重量塊）對比驗證,。結(jié)果是：

模擬稱重系統(tǒng),，免砝碼校準準確度為 0.5% ～ 1.0% ；

數(shù)字稱重系統(tǒng)免砝碼校準的校準準確度為 0.4% ～ 0.1% ,；

最近對比驗證二例如下：

例 1 一臺廢鋼秤

Max ＝ 60t,、d ＝ e ＝ 20kg、 4 只 SLC820-50t 數(shù)字稱重傳感器,、

IND570 稱重儀表

免砝碼校準后,，用已知重量（30t）的廢鋼錠，進行對比驗證測試,，其結(jié)果是：

1次加載30t  示值29980㎏  2次加載30t  示值29980㎏  3次加載30t  示值29980㎏

因生產(chǎn)不允許做更多次的測試,，三次測量的重復(fù)性誤差為零。

相對誤差為：（30000 － 29980）÷30000 ＝ 6.6×10 ﹣ 4 即約為萬分之七,，優(yōu)于千分之一,。用戶十分滿意。

例 2 選定馬鋼 一臺到檢定周期的汽車衡（Max ＝ 100t,、e ＝ d ＝ 50kg,、8 只 SLC820-50t 數(shù)字稱重傳感器、IND880 稱重儀表）,，做免砝碼校準的效果測試驗證,。在對汽車衡例行維保后，實施了免砝碼校準,。隨后用檢衡車和砝碼,，按照中準確度級秤要求，進行后續(xù)檢定,。其檢定結(jié)果：偏載,、重復(fù)性、稱量測試誤差均小于等于最大允許誤差。

以上二例表明,，只要自身品質(zhì)和安裝質(zhì)量良好的數(shù)字稱重衡器,，

免砝碼校準準確度能達到 0.1% 水平。

然而,，我們所做的免砝碼校準后的對比驗證,，僅是局限在能方便放置砝碼（固定載荷）的衡器上。但可以放置砝碼（固定載荷）的衡器,，一般就不會采用免砝碼校準,。而需要用免砝碼校準的衡器，又無法放置砝碼（固定載荷）做免砝碼校準后的對比驗證,。所以目前免砝碼校準說服力還不夠強,，其有效性常遭到質(zhì)疑，難以得到使用人員（非計量檢定人員）的普遍認可,，是最大的問題,。

電子天平普遍使用的內(nèi)碼自動校準功能，類似衡器的免砝碼校準,。為什么容易得到認可和運用呢,？顯然是因為電子天平，可以隨時方便地用砝碼,，進行對比驗證,。

衡器測量的是物料，用實物砝碼進行校準,，合理合法,，天經(jīng)地義。為了讓用戶看得見,，摸得著,，能直觀看到免砝碼校準的有效性。建議衡器生產(chǎn)廠家提供一臺“演示秤”,，供現(xiàn)場免砝碼校準后,，進行砝碼（幾噸砝碼可從當?shù)亟栌茫Ρ闰炞C的演示之用。眼見為實,，使大家親眼看到免砝碼校準的效果如何,，其誤差到底是多大！

5. 結(jié)束語多年來工作實踐說明,，免砝碼校準,，對于那些無法實施砝碼校準的儲罐、容器,、料斗、料倉等場合所應(yīng)用的衡器而言，是一種節(jié)省校準標定成本,、性價比高的校準方法,。我們應(yīng)適時制定免砝碼校準作業(yè)操作指導(dǎo)書，規(guī)范免砝碼校準工作過程,，保證校準工作的質(zhì)量,。各方共同努力，使其發(fā)揮應(yīng)有的作用,。