王 瑞

(甘肅省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)西部分中心，張掖 734000)

0 引言

動態(tài)(礦用)提升秤(行業(yè)中通常稱為天輪式稱重裝置)是一種礦井口以提升形式使用的、對礦車或礦斗質(zhì)量進(jìn)行動態(tài)稱量的衡器，用于政府監(jiān)控垂直礦井礦產(chǎn)量的新型計(jì)量器具，目前尚無國家和地方校準(zhǔn)規(guī)范，按照計(jì)量法律、法規(guī)的要求，必須對安裝使用的動態(tài)(礦用)提升秤進(jìn)行校準(zhǔn)。本文介紹一種校準(zhǔn)方法，并對該校準(zhǔn)方法的測量不確定度進(jìn)行了分析。

1 動態(tài)(礦用)提升秤的結(jié)構(gòu)和工作原理

動態(tài)(礦用)提升秤由一套天輪式專用稱重模塊、控制柜、防雷部件等構(gòu)成，安裝在垂直升降的礦井口。其工作原理將稱重傳感器放在天輪的軸承座下方，當(dāng)?shù)V斗被垂直提升至礦井時(shí)，動態(tài)稱量礦斗的重量，并將稱量數(shù)據(jù)發(fā)至政府的監(jiān)管部門。

2 校準(zhǔn)方法

2.1 校準(zhǔn)設(shè)備

1)校準(zhǔn)用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具必須符合校準(zhǔn)要求規(guī)定的M1等級砝碼。

2)符合企業(yè)運(yùn)輸要求、質(zhì)量穩(wěn)定的礦斗，其裝載物的性質(zhì)和正常稱量物一致或相似，可作為約定量值的標(biāo)準(zhǔn)礦斗。標(biāo)準(zhǔn)礦斗可用經(jīng)過計(jì)量檢定合格的衡器稱出。

2.2 校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

2.2.1 校準(zhǔn)方法的選擇

校準(zhǔn)方法分為靜態(tài)稱量校準(zhǔn)和動態(tài)稱量校準(zhǔn)。如果動態(tài)(礦用)提升秤具有靜態(tài)功能時(shí)，才需要靜態(tài)稱量校準(zhǔn)；如果動態(tài)(礦用)提升秤不具有靜態(tài)功能，可以不進(jìn)行靜態(tài)稱量校準(zhǔn)。

2.2.2 靜態(tài)稱量校準(zhǔn)

靜態(tài)稱量校準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)按照J(rèn)JG 555—1996《非自動衡器通用檢定規(guī)程》要求進(jìn)行靜態(tài)稱量校準(zhǔn)，包括置零準(zhǔn)確度、去皮準(zhǔn)確度、偏載、稱量以及重復(fù)性的校準(zhǔn)。

2.2.3 動態(tài)稱量校準(zhǔn)

1)參考礦斗及校準(zhǔn)載荷的選擇

校準(zhǔn)使用的參考礦斗應(yīng)選取代表性的礦斗，應(yīng)當(dāng)選擇磨損輕，各部件完整的礦斗作為參考礦斗。參考礦斗所代表的校準(zhǔn)載荷應(yīng)覆蓋動態(tài)(礦用)提升秤的稱量范圍，即空載至最大秤量，如果實(shí)際使用的載荷達(dá)不到最大秤量，可以采用常用秤量。

具體選擇校準(zhǔn)載荷時(shí)，選取空載、1/2最大秤量、最大秤量，主要考察動態(tài)(礦用)提升秤的整個(gè)稱量范圍的準(zhǔn)確性。

2)參考礦斗質(zhì)量的約定量值

參考礦斗質(zhì)量的約定量值，通過對礦斗稱量可得到，在檢定合格的稱量衡器上予以確定。稱量時(shí)應(yīng)保證礦斗處于靜止?fàn)顟B(tài)，并全部置于衡器上，對參考礦斗稱量3次，取3次稱量結(jié)果的算術(shù)平均值作為礦斗質(zhì)量的約定量值。

采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼作為載荷，可以按照上述方法確定參考礦斗質(zhì)量的約定量值，再與所加的標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量相加即為參考礦斗質(zhì)量的約定量值。

3)動態(tài)稱量誤差校準(zhǔn)

按照上面確定的礦斗進(jìn)行動態(tài)稱量誤差校準(zhǔn)，對礦斗的每種載荷均進(jìn)行10次動態(tài)稱量，且速度每次都勻速相等，記錄動態(tài)校準(zhǔn)時(shí)參考礦斗質(zhì)量，并按照式(1)計(jì)算動態(tài)(礦用)提升秤稱量誤差Ei：

(1)

式中:i為承載器容器動態(tài)稱量的次數(shù)，i=1,2,3，…，n，n=10；Mdi為承載器容器第i次動態(tài)稱量質(zhì)量示值；Mref為承載器容器的約定真值。

3 動態(tài)(礦用)提升秤測量結(jié)果不確定度評定

用于M1等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼校準(zhǔn)動態(tài)(礦用)提升秤稱量結(jié)果的不確定度評定，采取直接比較法，用砝碼直接加載、卸載的方式，分段稱量示值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼之差即為提升秤的示值誤差。

3.1 數(shù)學(xué)模型

ΔM=M-M0

式中：ΔM為提升秤稱量誤差；M為提升秤的示值；M0為砝碼的質(zhì)量。

靈敏系數(shù)：

c1=?ΔM/?M=1c2=?ΔM/?M0=-1

3.2 不確定度來源及評定

3.2.1 不確定度來源

標(biāo)準(zhǔn)裝置在測量提升秤時(shí)的不確定度來源見表1。

表1標(biāo)準(zhǔn)裝置在測量提升秤時(shí)的不確定度來源

3.2.2 評定各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1)計(jì)算重復(fù)測量引入的不確定度分量u(M1)

選一臺具有約定量值的砝碼礦斗作為被測對象，速度為≤5km/h，且勻速。在1000kg點(diǎn)重復(fù)測量10次，得到10個(gè)觀測值(被測顯示讀數(shù)和砝碼礦斗標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值)：10，-20，0，10，0,0，-30，0,0,10 kg。10次測量結(jié)果的平均值為998kg，最大示值誤差為-30kg。得到標(biāo)準(zhǔn)偏差:

以10次測量的平均值作為測量結(jié)果,所以：

2)計(jì)算顯示分辨力引入的不確定度分量u(M2)

數(shù)字示值的分度值為d=10kg，顯示分辨力為1d，無法采用“閃變點(diǎn)法”，故由被測提升秤數(shù)字示值分辨力引入的測量不確定度分量：

3)標(biāo)準(zhǔn)器M0引入的不確定度分量u(M0)

所使用稱量衡器在500kg，最大允許誤差為|MPE|=0.5kg，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(y)

1)擴(kuò)展不確定度

取包含因子：k=2，U=kuc(y)=2×5=10kg，相對擴(kuò)展不確定度Ur=1%

2)動態(tài)稱量校準(zhǔn)結(jié)果

動態(tài)(礦用)提升秤最大示值誤差為-3.0%,相對擴(kuò)展不確定度Ur=1%，k=2。

3.4 測量不確定度報(bào)告與表示

Ur=1%，k=2

4 結(jié)束語

通過對多家企業(yè)使用的動態(tài)(礦用)提升秤進(jìn)行校準(zhǔn)，經(jīng)使用單位驗(yàn)證，結(jié)果表明：校準(zhǔn)方法科學(xué)合理、切實(shí)可行。

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[2] JJF 1001—2011通用計(jì)量術(shù)語及定義技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2012

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