電子衡器分度值與傳感器分度數有什么關系

電子衡器分度值與傳感器分度數有什么關系隨著生產規模的逐步擴大，各種大型電子衡器已滲透到了生產的方方面面，各單位對衡器精度的要求也越來越高，各種衡器的分辨率在不斷提高，分度數也在增大。普遍認為秤的分度值越小，它的準確性就越高，其實這是一個誤區。分度值應按要求確定，調小分度值不僅會影響電子衡器的穩定性，還會影響計量數據的準確性。

一、標準與規程：
    秤在使用過程中，其分度值的設定非常嚴謹，是嚴格按照檢定規程，結合衡器的相應配置，如稱重顯示控制器、傳感器、最大秤量等設定的。目前不論是國際建議還是產品標準和檢定規程，都對衡器產品進行了嚴格而全面的規定。
    1)JJG555－96《非自動秤通用檢定規程》通用要求[1]，實際分度值d是指以質量單位表示的下述數值：(1)對于模擬指示，系指相鄰兩個標尺標記所對應的值之差;(2)對于數字指示，系指相鄰兩個示值之差。實際分度數是指最大秤量與實際分度值之比，即n=Max/d。檢定分度值e是用于衡器分級和檢定時使用、以質量單位表示的值。其中，檢定分度值代表了秤的絕對準確度，因此檢定分度值越小，秤的絕對準確度越高，反之秤的絕對準確度越低。檢定分度數n是最大秤量與檢定分度值之比，即n=Max/e。檢定分度數代表了秤的相對準確度，因此檢定分度數越多，秤的相對準確度越高，反之秤的相對準確度越低。由此可見，秤的準確度等級是依據檢定分度值e和檢定分度數n來確定的。秤的準確度等級分為中準確度和普通準確度，可稱為3級和4級，用符號Ⅲ和Ⅳ表示。目前新鋼公司所使用的計量秤都是3級。
    2)《非自動秤通用檢定規程》還規定秤的檢定分度值與實際分度值相等，即e=d。這就給出了秤的準確度等級與秤的計量特征之間的關系，但這僅是秤達到相應準確度等級要求的必要條件。同時規程中還規定：安裝于室外，而無大氣適當保持措施的秤，其分度數不能太大，分度值不能太小，n應不大于3000，否則秤的零點和示值都難以穩定，無法得到可靠的結果。
    秤的零點，特別是電子秤的零點，是評價秤計量性能的基礎。一旦電子秤的零點產生漂移，維護起來將較困難。引起電子秤零點漂移的原因有很多，要判斷起來非常難，這里主要論述其中的一種:傳感器的分度值的選擇與零點漂移的關系。
    傳感器作為電子秤的心臟，它的準確度直接關系到電子秤的精度，我國JJG555－1996《非自動秤通用檢定規程》等效采用了國際法制計量組織OIMLR60國際建議，其中對傳感器進行了以下規定。
    (1)稱重傳感器的最大稱量應符合：Emax＞QMaxR/N式中：Emax為稱重傳感器的最大稱量;N為傳感器個數;Max為秤的最大秤量;R為縮小比，考慮到對傳感器嚴格的要求，取R＝1;Q為修正系數，一般Q＞1。
    (2)稱重傳感器的最大分度數應符合：nLC≥n。
    (3)稱重傳感器的最小靜載荷輸出恢復值DR應滿足：DR≤0.5eR/N。
    式中：R＝1，則DR≤0.5e√N。當DR未知時，應滿足條件：nLC≥Max/e。
    (4)稱重傳感器的最小檢定分度值應符合：Vmin≤eR/√N。
    式中:R＝1，則Vmin≤e/√N，即傳感器的最小檢定分度值要小于等于秤的分度值。
    (5)在實際的使用中，稱重傳感器最大分度數應滿足：nLC≥n，從稱重傳感器的最小檢定分度值Vmin和最大秤量Emax滿足的關系式：Vmin≤eR/√N；
    Emax＞QMaxR/N。
二、限制衡器分度數的原因
    由于nLC≥n，這實質上限制了衡器的分度數，即衡器如果采用了C3級(3000v)的稱重傳感器，秤的檢定分度數最多只能為3000e。因此，在量程一定的前提下，調小分度值，分度數就會變大，超出3000的范圍，不符合設計要求。目前新鋼公司計量秤所使用的傳感器一般都是C3級的傳感器，按照國際法制
    計量組織（OIML）第六十號（R60）國際建議4.4.4誤差分配原則，C3級傳感器用于制造檢定分度數不大于3000分度的Ⅲ級秤。但是在規程執行中這些條款并沒有引起計量監督執法部門與制造廠商、用戶的重視，導致市場上最大檢定分度數n值>3000的產品比比皆是。根據JJG539-1997《數字指示秤》檢定規程的規定，中準確度等級的數字指示秤，當其檢定分度值不小于5g時，其檢定分度數最小為500，最大為10000[2]。以分度值設定為10kg的120t汽車衡為例，其選用的傳感器最大秤量為45t，準確度等級為C3，數量為8只，其靈敏度為2mV/V;選用的稱重控制顯示器的供橋電壓為12V，最高輸入靈敏度為1μV。汽車衡的檢定分度數為n=120000/10=12000，那么該汽車衡的最大輸出信號為12V×2mV/V×120t/(8只×45t)=8mV；每個檢定分度值輸出信號為8mV/12000=0.67μV，該值小于稱重顯示控制器的最高輸入靈敏度，則結論是該汽車衡不能正常工作。另外，稱重傳感器的分度數為3000，最大秤量為45t，那么該傳感器的檢定分度值為15kg，大于該汽車衡的檢定分度值，也表明該汽車衡不能正常工作。
三、環境對衡器分度值的影響
    秤的檢定分度數超過了傳感器的最大檢定分度數，從根本上違背了秤用傳感器的計量學要求和計量中的誤差分配原則，從理論上來說系統是不穩定的，所以會出現零點漂移的現象，只要使用現場有一點外界影響，稱重儀表上的示值就上下變化。目前新鋼公司所使用的一些秤上就經常出現這種現象，如五泵站汽車衡、大道口軌道衡、三鋼鐵水秤、9#爐鐵水液面計等。五泵站東汽車衡從安裝完后就一直有底數，后來經過一段時間的觀察才發現是風力的影響。該汽車衡最大量程為120t，分度值為20kg，分度數為6000，選擇的傳感器最大秤量為50t，準確度等級為C3，分度數為3000。秤的分度數為傳感器的2倍，*不符合國際法制計量組織(OIML)R76國際建議在1992年版的其它影響量和制約因素的技術要求條款中的規定。
    在JJG555－96檢定規程中還對衡器所處的環境以及大氣壓力、溫度、濕度、電源等都作了規定。一般情況下，衡器如無特殊要求，適用溫度范圍都為-10～+40℃，衡器型式批準的溫度測試也按此范圍進行。對于⑩秤，一般要求達到n=3000時，在該界限內應符合計量要求。但是在夏天烈日當空的露天條件下，特別是沒有遮陽措施的汽車衡或軌道衡的上蓋板或鋼軌表面溫度一般要高出地面氣溫近10～30℃。由于電子秤的電子器件對溫度十分敏感，因而溫度的微小反應都會給稱量結果帶來較大的影響。風力的大小也將直接影響到露天和半露天使用衡器的計量準確度。以五泵站東汽車衡為例，當有6級陣風，風向與地面夾角為30°時，風壓p=0.12kN／m2，迎風面積假設為2m2，風的推力即可達到0.24kN，對被稱物可產生0.12kN的垂直分力，即對稱量結果會產生12.2kg的誤差。當風向與地面夾角為45°，風的推力還是0．24kN時，就可對被稱物產生0.17kN的垂直分力，即對稱量結果產生17.3kg的誤差[3]。而該汽車衡分度值為20kg，故產生數字跳變是非常正常的，這必定會給檢定工作帶來一定的難度。而且檢定分度值的取值大小，成為秤能否通過檢定的關鍵，例如:1臺軌道衡當Max＝100t，e＝d＝20kg，n＝5000的情況下，在檢定過程中，對于500e稱量點，其誤差≤0.5e能順利通過檢定;2000e稱量點，其誤差≤1.0e，也能達到要求;但到75%最大稱量以上的稱量段，要其誤差≤1.5e，就難以達到要求了。因為這對于百噸級的秤來講，就意味著最大秤量的相對誤差達到0.02%～0.03%，這樣的要求實在太高了。
四、結束語
    綜上所述，要明確認識到衡器的分度值與傳感器分度數的關系，任何通過調小分度值來提高秤的準確度的想法都是不可取的。盲目把一些計量秤的分度值調小，片面追求衡器的高準確度，反而會恰得其反，影響衡器的穩定性。只有嚴格執行檢定規程，按檢定規程操作，才能讓衡器更好、更準確、更平穩地為企業的生產服務。