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電子秤免砝碼校準(zhǔn)可行性準(zhǔn)確性分析探討
電子秤免砝碼校準(zhǔn)可行性準(zhǔn)確性分析探討
承載器呈非常規(guī)形狀衡器的校準(zhǔn),，一直是困擾計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的一大難題。特別是在冶金行業(yè)中反映更為明顯強(qiáng)烈,，有很多難以用砝碼校準(zhǔn)的衡器,。例如在十幾米到幾十米高的平臺(tái)上的料罐秤，不僅砝碼難以運(yùn)送到位,，料斗,、料罐型承載器上也無(wú)法放置砝碼,，到了無(wú)法實(shí)施的地步，于是產(chǎn)生了免砝碼校準(zhǔn)衡器的問題,。
上世紀(jì)九十年代末,，我們由進(jìn)行熱工儀表溫度測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)工作中得到啟發(fā)，模仿其校準(zhǔn)方式,，對(duì)高位料倉(cāng)下的料斗秤做免砝碼校準(zhǔn),。以解燃眉之急，滿足了生產(chǎn)急需,。近年來(lái),，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(zhǔn)方法,，操作簡(jiǎn)便,，準(zhǔn)確度較以前有所提高。但遺憾的是,，還難以得到用戶（非計(jì)量檢定人員）的普遍認(rèn)可,。為此，寫出我們對(duì)免砝碼校準(zhǔn)方法的認(rèn)知和實(shí)踐,，作為引玉之磚,，期望引起同行們探討和賜教，促進(jìn)免砝碼校準(zhǔn)方法的開展,，發(fā)揮其應(yīng)有的作用,。
1. 免砝碼校準(zhǔn)的可行性分析
計(jì)量檢定工作人員都明白，測(cè)溫儀表的測(cè)量信號(hào)流程,，是溫度傳感器將溫場(chǎng)中的熱量變換成電信號(hào)（mV 級(jí)）,，送至測(cè)溫儀表顯示輸出溫度值。衡器的稱重信號(hào)流程,，是稱重傳感器將物料的重力變換成電信號(hào)（mV 級(jí) or 脈沖數(shù)列）,，送至稱重儀表顯示輸出稱重量值。測(cè)溫信號(hào)流程稱重信號(hào)流程熱工測(cè)溫系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法,，通常是采用將溫度傳感器離線,，送到實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行測(cè)試檢定，且附檢測(cè)數(shù)據(jù)的正式證書（報(bào)告）,。對(duì)于測(cè)溫顯示儀表,，到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),，依據(jù)所配置的經(jīng)測(cè)試檢定的溫度傳感器數(shù)據(jù),，用電位差計(jì)（UJ36 或 UJ31）輸入與溫度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)給測(cè)溫儀表，完成測(cè)溫系統(tǒng)的校準(zhǔn),。
稱重和測(cè)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(jìn)行一系列的處理,，顯示輸出對(duì)應(yīng)重量,、熱量的數(shù)值。比較稱重和測(cè)溫的信號(hào)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(jìn)行電量測(cè)量,。
稱重傳感器也是經(jīng)過(guò)相應(yīng)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)壓力機(jī)，檢測(cè)合格后出廠的,。所以對(duì)于無(wú)法用砝碼校準(zhǔn)的衡器,，模仿測(cè)溫系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，進(jìn)行免砝碼校準(zhǔn)是可行的,。
2. 免砝碼校準(zhǔn)的必要條件
我們所提出的免砝碼校準(zhǔn)衡器的方法,，主要是針對(duì)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)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(wú)法用砝碼校準(zhǔn)的衡器。但必須滿足以下條件：
①免砝碼校準(zhǔn),，是衡器難以或無(wú)法用砝碼校準(zhǔn),，但又必須校準(zhǔn)情況下的“無(wú)奈之舉”。一般由用戶主動(dòng)提出要求之后實(shí)施,。事前還需告知供,、需雙方，有關(guān)免砝碼校準(zhǔn)存在的利弊,。在得到供,、需雙方，尤其是需方認(rèn)可后,，才進(jìn)行為妥,。這樣可以規(guī)避檢測(cè)單位自身的風(fēng)險(xiǎn)。
②由于免砝碼校準(zhǔn),，主要是依據(jù)稱重傳感器的工廠校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(zhǔn)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(zhǔn)檢測(cè)報(bào)告。
③因?yàn)槊忭来a校準(zhǔn),，忽略了用砝碼直接加載校準(zhǔn)情況下所包含的機(jī)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(zhǔn)確地傳遞給稱重傳感器,。
④衡器的空載零點(diǎn)穩(wěn)定。在校準(zhǔn)前,，至少通過(guò)三次加載,、放空試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)。
3. 免砝碼校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)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(zhǔn)都應(yīng)在衡器本身和安裝質(zhì)量?jī)?yōu)良的前提下進(jìn)行。
①模擬傳感器
主要是參照熱工儀表采用的校準(zhǔn)方法,，在現(xiàn)場(chǎng)用數(shù)字電壓表和電位差計(jì)完成秤的校準(zhǔn)工作,。
對(duì)于模擬稱重傳感器系統(tǒng)，盡量注意選用高精度等級(jí)的測(cè)量?jī)x表和產(chǎn)生 mV 信號(hào)的儀器,。
操作步驟如下：
a. 檢查確認(rèn)的傳力機(jī)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(rèn)輸入秤的基本參數(shù) Max ,、n、d 等
c. 檢查秤空載零點(diǎn)的穩(wěn)定性,。秤零點(diǎn)確定后,，測(cè)量記錄秤“0”點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 mV 信號(hào)值。
d. 再根據(jù)秤的稱重傳感器容量,、數(shù)量,、靈敏度（多個(gè)傳感器的平均值）、供橋電壓和秤最大秤量,，由下式計(jì)算出 Max 對(duì)應(yīng)的 mV 數(shù)值,。考慮到接線和接線盒電阻網(wǎng)絡(luò),，所引起的信號(hào)損耗衰減,，在計(jì)算結(jié)果上增加萬(wàn)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(gè)數(shù)
e. 將 Max 對(duì)應(yīng)的 mV 值與秤“0”點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 mV 值之和,，輸入給儀表進(jìn)行最大稱量值校準(zhǔn),。
f. 有條件盡量做一下對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)。
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(hào)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(hào)（脈沖數(shù)列）,。每只傳感器具有各自的地址,，儀表通過(guò) RS-485 通信接口,，可以直接獲得每只傳感器的原始輸出信號(hào),。數(shù)字傳感器在制造生產(chǎn)中已經(jīng)用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)力機(jī)進(jìn)行了校準(zhǔn)，它的輸出與標(biāo)準(zhǔn)值是對(duì)應(yīng)的,。數(shù)字信號(hào)傳輸基本上沒有損耗,，讀出的值就是實(shí)際測(cè)量值，相對(duì)模擬稱重系統(tǒng)簡(jiǎn)便準(zhǔn)確,。
數(shù)字稱重系統(tǒng)的儀表都具有免砝碼校準(zhǔn)功能,，只要進(jìn)入調(diào)試校準(zhǔn)狀態(tài)，按免（砝碼）校準(zhǔn)功能鍵（calFREE）,，進(jìn)入免砝碼校正界面,。打開菜單，選中免砝碼校準(zhǔn),，按 OK 鍵,，儀表會(huì)自動(dòng)從數(shù)字傳感器讀取參數(shù)。根據(jù)使用說(shuō)明書操作,，就能十分方便地完成免砝碼校準(zhǔn)工作,。當(dāng)然衡器的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)要良好，符合上述必要條件,，才能達(dá)到好效果,。
4. 免砝碼校準(zhǔn)標(biāo)定存在的問題和建議
多年來(lái)，在有條件的情況下,，我們盡量爭(zhēng)取做免砝碼校準(zhǔn)標(biāo)定后的實(shí)物（砝碼 or 大家*的重量塊）對(duì)比驗(yàn)證,。結(jié)果是：
模擬稱重系統(tǒng)，免砝碼校準(zhǔn)準(zhǔn)確度為 0.5% ～ 1.0% ,；
數(shù)字稱重系統(tǒng)免砝碼校準(zhǔn)的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度為 0.4% ～ 0.1% ,；
最近對(duì)比驗(yàn)證二例如下：
例 1 一臺(tái)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(zhǔn)后，用已知重量（30t）的廢鋼錠,，進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證測(cè)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(cè)試，三次測(cè)量的重復(fù)性誤差為零,。
相對(duì)誤差為：（30000 － 29980）÷30000 ＝ 6.6×10 ﹣ 4 即約為萬(wàn)分之七,，優(yōu)于千分之一。用戶十分滿意,。
例 2 選定馬鋼 一臺(tái)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(zhǔn)的效果測(cè)試驗(yàn)證,。在對(duì)汽車衡例行維保后，實(shí)施了免砝碼校準(zhǔn),。隨后用檢衡車和砝碼,，按照中準(zhǔn)確度級(jí)秤要求，進(jìn)行后續(xù)檢定,。其檢定結(jié)果：偏載,、重復(fù)性、稱量測(cè)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(zhǔn)準(zhǔn)確度能達(dá)到 0.1% 水平,。
然而,，我們所做的免砝碼校準(zhǔn)后的對(duì)比驗(yàn)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(huì)采用免砝碼校準(zhǔn)。而需要用免砝碼校準(zhǔn)的衡器,，又無(wú)法放置砝碼（固定載荷）做免砝碼校準(zhǔn)后的對(duì)比驗(yàn)證,。所以目前免砝碼校準(zhǔn)說(shuō)服力還不夠強(qiáng)，其有效性常遭到質(zhì)疑,，難以得到使用人員（非計(jì)量檢定人員）的普遍認(rèn)可,，是最大的問題。
電子天平普遍使用的內(nèi)碼自動(dòng)校準(zhǔn)功能,，類似衡器的免砝碼校準(zhǔn),。為什么容易得到認(rèn)可和運(yùn)用呢？顯然是因?yàn)殡娮犹炱?，可以隨時(shí)方便地用砝碼,，進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。
衡器測(cè)量的是物料,，用實(shí)物砝碼進(jìn)行校準(zhǔn),，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(zhǔn)的有效性。建議衡器生產(chǎn)廠家提供一臺(tái)“演示秤”,，供現(xiàn)場(chǎng)免砝碼校準(zhǔn)后,，進(jìn)行砝碼（幾噸砝碼可從當(dāng)?shù)亟栌茫?duì)比驗(yàn)證的演示之用。眼見為實(shí),，使大家親眼看到免砝碼校準(zhǔn)的效果如何,，其誤差到底是多大！
5. 結(jié)束語(yǔ)多年來(lái)工作實(shí)踐說(shuō)明,，免砝碼校準(zhǔn),，對(duì)于那些無(wú)法實(shí)施砝碼校準(zhǔn)的儲(chǔ)罐,、容器,、料斗、料倉(cāng)等場(chǎng)合所應(yīng)用的衡器而言,，是一種節(jié)省校準(zhǔn)標(biāo)定成本,、性價(jià)比高的校準(zhǔn)方法。我們應(yīng)適時(shí)制定免砝碼校準(zhǔn)作業(yè)操作指導(dǎo)書,，規(guī)范免砝碼校準(zhǔn)工作過(guò)程,，保證校準(zhǔn)工作的質(zhì)量。各方共同努力,，使其發(fā)揮應(yīng)有的作用,。