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分析電子汽車衡（地磅）的檢定分度數(shù)
分析電子汽車衡（地磅）的檢定分度數(shù)
概述
在近一年來，經(jīng)常收到用戶的抱怨，秤的零點(diǎn)漂移大、秤的滿程漂移大、示值不穩(wěn)定等現(xiàn)象出現(xiàn)的較多。并且很多現(xiàn)象在更換一只或多只傳感器后正常，而換下來的傳感器在返回工廠后進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常，針對這種現(xiàn)象，我們對照了有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了理論計(jì)算及分析，
從 OIML R76 的角度出發(fā)，分析出現(xiàn)問題的原因，以便衡器廠家作為參考。
目前國內(nèi)平臺秤或汽車衡所使用的傳感器一般都是C3 級的傳感器，按照OIML R60 建議的要求，C3 級傳感器的zui大檢定分度數(shù)nmax為 3000，按照OIML R76 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(shù)不大于 3000 分度的Ⅲ級秤。我國JJG555-1996《非自動(dòng)秤通用檢定規(guī)程》等效采用了OIML R76 建議，其中對傳感器進(jìn)行了以下規(guī)定：
1．稱重傳感器的zui大秤量應(yīng)符合下述要求：
Emax＞Q·Max·R/N
式中：Emax——稱重傳感器的zui大稱量；
N——傳感器個(gè)數(shù)；
R——縮小比；考慮到對傳感器zui嚴(yán)格的要求，取 R=1；
Q——修正系數(shù)。一般 Q＞1。
2．稱重傳感器的zui大分度數(shù)傳感器的zui大分度數(shù)nLC應(yīng)不小于秤的檢定分度數(shù)n。nLC≥n
稱重傳感器的zui小靜載荷輸出恢復(fù)值 DR 應(yīng)滿足下述條件：
DR≤0.5eR/N 取 R＝1，則 DR≤0.5e/N
當(dāng)DR未知時(shí)，應(yīng)滿足條件：nLC≥Max/e
3．稱重傳感器的zui小檢定分度值
Vmin≤e·R/ N取R=1，則Vmin≤e·/ N在實(shí)際的使用中，很多廠家都忽視了nLC≥n，而這正是其中zui主要的問題，秤的檢定分度數(shù)超過了傳感器的zui大檢定分度數(shù)，從根本上違背了秤用傳感器的計(jì)量學(xué)要求和計(jì)量中的誤差分配原則。從理論上來說系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，實(shí)際上組成系統(tǒng)的各部件，如傳感器、顯示器也沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持。下面就實(shí)際使用中的一些典型事例進(jìn)行分析說明。
汽車衡應(yīng)用實(shí)例
根據(jù)目前市場衡器的使用情況，在多只傳感器進(jìn)行標(biāo)秤時(shí)，大多數(shù)廠家是將秤的檢定分度數(shù)設(shè)置在 3000～6000，秤在使用過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題比較少，秤的分度數(shù)設(shè)置的越大，出現(xiàn)問題的頻次就越大，在汽車衡中出現(xiàn)故障的情況舉例如下：① zui大稱量為 15t 的衡器，zui小分度值 1kg，使用 4 只 10t 的傳感器。安裝后出現(xiàn)零點(diǎn)漂移，顯示數(shù)字向一個(gè)方向遞增，后來換掉 2 只傳感器，解決了問題。
該秤的檢定分度數(shù)n =15000，傳感器的zui大分度數(shù)nLC＝3000 Vmin≤e·/ N ＝1kg / 4 = 0.5kg 按Vmin為 0.5kg計(jì)算，則對應(yīng)y＝Emax/ Vmin =20000 DR≤0.5e/N＝0.5×1kg /4 = 0.125kg Z = Emax/2DR = 10000/0.25 = 40000
② zui大稱量為 60t 的衡器，zui小分度值 5kg，使用 6 只 30t 的傳感器。裝秤后儀表零點(diǎn)不穩(wěn)，表現(xiàn)為無規(guī)律的數(shù)字跳變，拆除 1 只傳感器后仍不正常，后來將 6 只傳感器全部更換后正常。
該秤的檢定分度數(shù)n = 12000，傳感器的zui大分度數(shù)nLC＝3000
Vmin≤e·/ N ＝5kg / 6 = 2.041kg
按Vmin為 2kg計(jì)算，則對應(yīng)y＝Emax/ Vmin=15000
DR≤0.5e/N＝0.5×5kg /6 = 0.4167kg
Z = Emax/2DR = 30000/0.8333 = 36000
③ zui大稱量為 80t 的衡器，zui小分度值 10kg，使用 8 只 40t 的傳感器。開機(jī)儀表顯示沒有規(guī)律的向負(fù)方向跳數(shù)，示值一直變小，更換 4 只傳感器后正常。
該秤的檢定分度數(shù)n = 8000，傳感器的zui大分度數(shù)nLC＝3000
Vmin≤e·/ N ＝10kg / 8 = 3.5355kg 按Vmin為 3.5kg計(jì)算，則對應(yīng)y＝Emax/ Vmin=11428
DR≤0.5e/N＝0.5×10kg /8 = 0.625kg
Z = Emax/2DR = 30000/1.25 = 24000
④ zui大稱量為 120t 的衡器，zui小分度值 20kg，使用 10 只 40t 的傳感器。秤體在進(jìn)行 60t 標(biāo)
定后不回零，更換 2 只傳感器后正常。
該秤的檢定分度數(shù)n = 6000，傳感器的zui大分度數(shù)nLC＝3000
Vmin≤e·/ N ＝20kg / 10 = 6.325kg
按Vmin為 6kg計(jì)算，則對應(yīng)y＝Emax/ Vmin =6667
DR≤0.5e/N＝0.5×20kg /10 = 1kg
Z = Emax/2DR = 40000/2 = 20000
汽車衡（電子地磅）原因分析
對于以上的秤體的組成，所有秤臺的zui小檢定分度值都已超過了 3000 分度，而這些衡器的質(zhì)量都出現(xiàn)了不同的質(zhì)量問題，零點(diǎn)漂移、滿量程漂移，示值不穩(wěn)定等現(xiàn)象。產(chǎn)生這些問題的原因又是什么呢？
首先，衡器的分度數(shù)過高，超過了傳感器的zui大檢定分度數(shù)，甚至已是傳感器分度數(shù)的 2～5倍，按照JJG-555-1996 中的規(guī)定nLC≥n，但這些秤臺均不能滿足這一條的要求。
其次，是由于傳感器 y 值、z 值不能滿足使用的要求，按照 OIML R60 的要求，C3 級傳感器的y 值應(yīng)不小于 7200，z 值應(yīng)不小于 3000，假設(shè) ZTC 指標(biāo)按 0.015%FS/10℃控制，則對應(yīng)的 y 值僅能達(dá)到 9300，而對于以上出現(xiàn)的問題，y 值大部分大于 10000，對于這種使用情況，如果同一批的傳感器對零點(diǎn)溫度的影響比較一致，都朝同一方向變化，則會(huì)出現(xiàn)各傳感器零點(diǎn)漂移疊加的現(xiàn)象。偶
爾出現(xiàn)的秤臺穩(wěn)定的現(xiàn)象只能說明此秤體選用的傳感器零點(diǎn)溫漂的方向不一致，存在互相抵消的現(xiàn)象，所以秤臺的零點(diǎn)穩(wěn)定了，但這只是一種巧合。某些秤臺在進(jìn)行更換一只或多只傳感器后出現(xiàn)了穩(wěn)定的現(xiàn)象，只是湊成這種偶然的巧合現(xiàn)象，有些秤臺可能更換 1 只傳感器就能滿足巧合現(xiàn)象，而有時(shí)則更換幾只傳感器后才能保證示值的穩(wěn)定。以上的示例中，y 值等于 20000、15000 的兩種現(xiàn)象
就是典型的 y 值不能滿足要求所致。當(dāng)然對于汽車衡所使用的傳感器，由于在傳感器制造過程中，所使用的應(yīng)變計(jì)兩兩對稱，傳感器中零點(diǎn)自補(bǔ)償?shù)谋壤^大，y 值相對較大，對于零點(diǎn)滿足要求的也較多，但對于其它性能就不一定能保證。
對于 z 值的要求，如果傳感器生產(chǎn)廠家的工藝控制中，傳感器的蠕變一致性較好，則組秤后各傳感器的蠕變也會(huì)是一個(gè)疊加的過程，會(huì)出現(xiàn)儀表滿程不穩(wěn)、加載后不回零的現(xiàn)象。一種偶然的情況就是各傳感器的蠕變方向不同，存在相互抵消的現(xiàn)象，蠕變和回零顯示正常。但這是一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，在不同的試驗(yàn)條件下，很難獲得一致性的結(jié)果，或者說外界因素的影響都會(huì)導(dǎo)致示值的不穩(wěn)定及漂移現(xiàn)象。
以上對傳感器 y 值、z 值的分析沒有考慮溫度變化對儀表的影響，對于外界溫度有變化，明確的說，就是早晨和晚上、夏天和冬天對高分辨儀表的示值肯定會(huì)有影響，甚至連外界吹風(fēng)也會(huì)引起示值的變化。在現(xiàn)在市售的國產(chǎn)衡器儀表中，還未有通過 OIML 認(rèn)證的高分辨儀表款式（Ⅲ級 3000分度的儀表通過 OIML 認(rèn)證的也不多見），實(shí)際上，國內(nèi)還沒有形成支持高分辨秤用傳感器及儀表產(chǎn)品市場。
對于由多只傳感器組成的秤，考慮到過載能力，一般秤的總量程僅為傳感器總量程的 1/5~1/2，傳感器的zui大檢定分度數(shù)實(shí)際上已經(jīng)按比例縮小了，對于單只傳感器組成的秤來說，秤的額定載荷僅是傳感器額定量程的一部分，比如說 1/2 量程，已經(jīng)對傳感器提出了大于 3000 分度的要求，而各種信號噪聲相對不變，隨著時(shí)間漂移，每個(gè)傳感器受外界影響的敏感度增加，傳感器受外界干擾信號、環(huán)境因素的影響則會(huì)更大。
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