通過在地磅稱重傳感器定型、樣機(jī)試驗(yàn)等實(shí)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(jī)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(jī)試驗(yàn)工作所需的等級(jí)。 因此,建議修改力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)檢定規(guī)程,在目前靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)等級(jí)基礎(chǔ)上加入 0． 002、0． 005 兩個(gè)新級(jí)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(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)證。

0.引言

隨著科學(xué)進(jìn)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(jī)試驗(yàn)、首次檢定以及后續(xù)檢定工作量迅猛增長(zhǎng)。 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(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB / T 7551— 2008《稱重傳感器》 , 國(guó)家檢定規(guī)程 JJG 669—2003《稱重傳感器》以及國(guó)際建議 OIMLR60 2000 ( 后均簡(jiǎn)稱為 R60) 。 由于國(guó)標(biāo)以及檢定規(guī)程均參照 R60修改寫成,因此 R60 對(duì)我國(guó)稱重傳感器定型鑒定等工作有指導(dǎo)性意義。

在 R60 中,對(duì)于地磅稱重傳感器定型的試驗(yàn)設(shè)備做了如下規(guī)定:力發(fā)生系統(tǒng)和用于觀測(cè)稱重傳感器輸出的指示儀表的相對(duì)擴(kuò)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(jí)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(jí)別傳感器所需要的計(jì)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(jí)稱重傳感器則要求檢定的計(jì)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(jī),且由于其準(zhǔn)確度以及加載時(shí)間等限制,基本上以靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)為主。 國(guó)內(nèi)計(jì)量與檢測(cè)機(jī)構(gòu)為滿足市場(chǎng)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(jī),對(duì)于靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的檢定、定級(jí)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(jī)是以砝碼的重力作為標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷,通過機(jī)構(gòu)按預(yù)定順序自動(dòng)平穩(wěn)地把負(fù)荷直接施加到被測(cè)測(cè)力儀的力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)。 在現(xiàn)行的 JJG 734— 2001《 力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)》 檢定規(guī)程中,對(duì)靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的定級(jí)最高僅到 0． 01 級(jí)。 而通過對(duì)靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)定義的理解,靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)可以超出規(guī)程規(guī)定的相對(duì)擴(kuò)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(jī)是完全可以實(shí)現(xiàn)的。而對(duì)于這些高于 0． 01 級(jí)的靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)如何定級(jí)? 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(jì)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(jī)一樣規(guī)定了 0． 002、0． 005、0． 01 三個(gè)等級(jí),并且明確規(guī)定其力值相對(duì)擴(kuò)展不確定度確定方法同靜重式力基準(zhǔn)機(jī)。 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(diǎn)重力加速度的測(cè)量不確定度,砝碼和空氣密度的測(cè)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(shí)需用高準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀與力基準(zhǔn)機(jī)進(jìn)行比對(duì),并在附錄中給出評(píng)定系數(shù) En 的計(jì)算公式。

3.建議在力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)規(guī)程中做如下修改或新增

1) 對(duì)于不同準(zhǔn)確度等級(jí)的靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)砝碼準(zhǔn)確度分別進(jìn)行規(guī)定;

加入靜重式力標(biāo)準(zhǔn)裝置 0． 002、0． 005 兩個(gè)新級(jí)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(jī)) 與計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器(標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀) 不確定度滿足三倍關(guān)系進(jìn)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(jí)),通過計(jì)算 En 判定兩臺(tái)靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(cè)力儀的要求,確實(shí)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(tái) 100kg 靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)( 以 A 代稱),兩只綜合準(zhǔn)確度達(dá)到0． 01 級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀及數(shù)表, 測(cè)量范圍分別為 10 ~ 100N,100 ~ 1000N。 靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)通過檢定達(dá)到

0． 01 級(jí)準(zhǔn)確度,標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀有在有效期內(nèi)的檢定證書。 對(duì)其他機(jī)構(gòu)的另外一臺(tái)標(biāo)稱準(zhǔn)確度為 0． 01 級(jí)的靜重式力標(biāo)準(zhǔn)裝置( 以 B 代稱) 進(jìn)行量傳。 先在 A 機(jī)上進(jìn)行測(cè)量,再在 B 機(jī)上進(jìn)行測(cè)量,最后再在 A 機(jī)上進(jìn)行測(cè)量。 通過下列公式,計(jì)算 En :

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

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

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

5.結(jié)束語

就目前力值發(fā)展水平來說,力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)的準(zhǔn)確度已經(jīng)基本上滿足了其作為力值計(jì)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(duì)力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)尤其是靜重式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)提出了更高的要求,這也帶動(dòng)了力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)檢測(cè)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(jìn)我國(guó)力值計(jì)量的發(fā)展。