藍(lán)祿壽

(上杭縣質(zhì)量計(jì)量檢測(cè)所，福建 龍巖 364200)

1 引言

目前對(duì)標(biāo)稱值為500kg以上M1等級(jí)及以下的大砝碼實(shí)施檢定校準(zhǔn)用的比較儀主要是機(jī)械天平或電子天平，而機(jī)械天平及電子天平對(duì)環(huán)境條件要求較高，適應(yīng)固定安裝在實(shí)驗(yàn)室工作。因此，用戶需把待檢砝碼送到實(shí)驗(yàn)室，非常不方便。有條件的計(jì)量檢定部門購(gòu)置了托利多或賽多利斯生產(chǎn)的便攜式比較儀，但其價(jià)格昂貴，非一般地方級(jí)計(jì)量檢定部門所能購(gòu)置。本文介紹一種便攜式大質(zhì)量比較儀，因?yàn)槠涑杀据^低(通常為進(jìn)口同類產(chǎn)品價(jià)格的1/3)，便于攜帶，同時(shí)其計(jì)量性能可滿足JJG 99-2006《砝碼》的要求，適應(yīng)于對(duì)衡器生產(chǎn)企業(yè)所用的大砝碼進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢定校準(zhǔn)。

2 裝置構(gòu)成

本文介紹的大質(zhì)量比較儀主要由稱重傳感器、預(yù)應(yīng)力裝置、測(cè)量顯示部分及外形結(jié)構(gòu)共四部分組成(結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示)。加配2塊F2等級(jí)、標(biāo)稱值為500kg的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，組成大砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置。

2.1 稱重傳感器

圖中稱重傳感器選用HBM公司的高精度拉力傳感器，傳感器形狀為柱式，最大稱量1200kg，準(zhǔn)確度等級(jí)為A級(jí)。

2.2 預(yù)應(yīng)力裝置

此預(yù)應(yīng)力裝置由：加載手輪、關(guān)節(jié)軸承、碟簧組成(如圖1所示)，采用16組蝶形彈簧來加載預(yù)應(yīng)力，并用可轉(zhuǎn)動(dòng)手輪來設(shè)置預(yù)應(yīng)力。這樣可以使傳感器在工作中不用回零且能在很短的量程內(nèi)工作，可以有效克服傳感器的蠕變等影響量，顯著提高傳感器的測(cè)量重復(fù)性和穩(wěn)定度。

2.3 測(cè)量顯示部分

稱重顯示儀表選用一款型號(hào)為7.5位的精密數(shù)字測(cè)量

圖1 便攜式大質(zhì)量比較儀結(jié)構(gòu)示意圖

儀，該數(shù)字測(cè)量?jī)x具有1000萬以上穩(wěn)定指示的基本測(cè)量能力，0.01μV電壓測(cè)量分辨率，顯示分度數(shù)為1000000個(gè)，具有良好的測(cè)量穩(wěn)定性和重復(fù)性。在檢測(cè)標(biāo)稱值為1000kg的砝碼時(shí)，顯示分度值為1g;在檢測(cè)標(biāo)稱值為500kg的砝碼時(shí)，顯示分度值設(shè)置為0.5g。

2.4 外形

比較儀主體外形由吊環(huán)、吊鉤及圓柱體支撐筒組成，材質(zhì)選用高強(qiáng)度合金鋼制，總重量80kg，便與攜帶到現(xiàn)場(chǎng)。

3 工作原理

3.1 標(biāo)準(zhǔn)裝置組成

F2等級(jí)大砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置由一套F2等級(jí)大砝碼(2塊標(biāo)稱值為500kg砝碼)為主標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備大質(zhì)量比較儀組成?？梢蚤_展對(duì)標(biāo)稱值為500kg及1000kg M1等級(jí)及以下的大砝碼進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)。

3.2 環(huán)境及測(cè)量方式

現(xiàn)場(chǎng)檢定校準(zhǔn)選擇在無風(fēng)、無振動(dòng)且為常溫的條件下進(jìn)行。環(huán)境溫度變化每4h不超過5℃.。依據(jù)JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程，在檢定校準(zhǔn)方式采用起吊法，方法上可采用AB1…BiA測(cè)量方式，測(cè)量循環(huán)次數(shù)通常1次即可，被檢砝碼個(gè)數(shù)一組測(cè)量不超過5個(gè)。當(dāng)然，采用ABA測(cè)量方式更理想。

3.3 檢定校準(zhǔn)過程簡(jiǎn)述

3.3.1 準(zhǔn)備。把比較儀懸掛于起重設(shè)備上(應(yīng)選用起重過程穩(wěn)定、起吊砝碼后無振動(dòng)的起重設(shè)備，如門式起重機(jī)、手動(dòng)式起重葫蘆)。顯示儀連接到傳感器上，開機(jī)預(yù)熱半小時(shí)。

3.3.2 比較儀預(yù)加載荷。為了使比較儀內(nèi)的高精度稱重傳感器彈性體減少“遲滯”影響并處于工作狀態(tài)，首先用起重設(shè)備通過比較儀起吊標(biāo)準(zhǔn)砝碼3次。然后放下標(biāo)準(zhǔn)砝碼，等顯示儀數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，加上起重帶后把顯示儀數(shù)據(jù)置到零點(diǎn)。

3.3.3 比較儀校準(zhǔn)。再次起吊標(biāo)準(zhǔn)砝碼，等顯示儀數(shù)值穩(wěn)定后，把顯示儀的數(shù)值校準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱值(如1000.000kg)。

3.3.4 比較儀加預(yù)應(yīng)力。旋轉(zhuǎn)比較儀上的專用手輪，給比較儀加預(yù)應(yīng)力，應(yīng)加到標(biāo)準(zhǔn)砝碼標(biāo)稱值的90%左右，如900.000 kg。這個(gè)值是在放下標(biāo)準(zhǔn)砝碼時(shí)在顯示儀上得到的。

3.3.5 測(cè)試。依據(jù)JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程，采用ABA測(cè)量方式或AB1…BiA測(cè)量方式對(duì)被檢砝碼質(zhì)量進(jìn)行檢定校準(zhǔn)。利用公式計(jì)算被檢砝碼的質(zhì)量誤差。

式中：Δm—被測(cè)砝碼質(zhì)量誤差(kg);

4 大質(zhì)量比較儀合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

大質(zhì)量比較儀合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度包含了比較儀測(cè)量重復(fù)性、靈敏度、分辨力、偏載(旋轉(zhuǎn))等不確定度分量。而測(cè)量重復(fù)性不確定度分量已包含了比較儀靈敏度、分辨力等確定度分量，所以比較儀合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要由測(cè)量重復(fù)性不確定度分量μr和偏載(旋轉(zhuǎn))不確定度分量μE合成。

4.1 μr計(jì)算

選用一被檢標(biāo)稱值為1000kg的砝碼，在加載預(yù)應(yīng)力和重復(fù)性條件下測(cè)量10次，數(shù)據(jù)如下：(kg)

砝碼質(zhì)量算術(shù)平均值：I=1000.0078kg

則：測(cè)量重復(fù)性不確定度分量μr=Sr=0.0023kg

4.2 偏載(旋轉(zhuǎn))不確定度分量μE

通過選用一被檢標(biāo)稱值為1000kg的砝碼用比較儀測(cè)量時(shí)，每隔90°旋轉(zhuǎn)測(cè)量法得到

數(shù)據(jù)表如下。

?

極差值：R=1000.009-1000.000=0.009(kg)

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度μc

4.4 符合性說明

經(jīng)試驗(yàn)及評(píng)定，在檢定校準(zhǔn)1000kg砝碼時(shí)，大質(zhì)量比較儀合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于M1等級(jí)、標(biāo)稱值為1000kg砝碼的最大允許誤差絕對(duì)值50g的九分之一，符合JJG 99-2006《砝碼》中對(duì)衡量?jī)x器的要求?？梢耘cF2等級(jí)大砝碼配套使用，對(duì)M1等級(jí)及以下大砝碼進(jìn)行檢定校準(zhǔn)。

本裝置同樣適應(yīng)標(biāo)稱值500kg的相應(yīng)等級(jí)砝碼的檢定校準(zhǔn)。

5 結(jié)語

本裝置所用的測(cè)量原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成有別于傳統(tǒng)的測(cè)量裝置，通過內(nèi)置的蝶形彈簧組給裝置施加預(yù)應(yīng)力可有效克服稱重傳感器蠕變效應(yīng)，并使得稱重傳感器在單點(diǎn)具有極高的測(cè)量重復(fù)性，大大提高測(cè)量準(zhǔn)確度，從而能做為對(duì)工作用大砝碼檢定校準(zhǔn)時(shí)的質(zhì)量比較儀使用。因其造價(jià)低，對(duì)環(huán)境要求較低，便于攜帶到現(xiàn)場(chǎng)，有較好的使用價(jià)值。

［1］砝碼檢定規(guī)程(JJG 99-2006)，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2006

［2］質(zhì)量比較儀校準(zhǔn)規(guī)范(JJF1326-2011)，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2011

［3］測(cè)量不確定度評(píng)定與表示(JJF1059-1999)，國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，1999