林建勛

（廣東省計量科學(xué)研究院 廣東 廣州 510000）

1 引言

我國近十年以來工業(yè)化進(jìn)程加快，工業(yè)水平以及生產(chǎn)工藝水平也不斷提高。在工業(yè)生產(chǎn)尤其是大型項目中大型衡器必不可少，為適應(yīng)生產(chǎn)以及發(fā)展的要求，當(dāng)前不同荷載量的大型衡器開始出現(xiàn)在人們的生產(chǎn)生活中，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。大型衡器的正常工作和衡量是生產(chǎn)正常進(jìn)行的必要保障，因此，必須要做好大型衡器的檢測工作，保證其準(zhǔn)確性與科學(xué)性。

2 大型衡器概述

衡器作為一種測量物體重量（質(zhì)量）的器械，充分利用了胡克定律/杠桿原理。一般衡器由三部分組成：傳力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、承重系統(tǒng)、示值系統(tǒng)。隨著衡器的研究深入，開始在以工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)以及科研為代表的各個領(lǐng)域普及并廣泛應(yīng)用。常見衡器包括天平、臺秤、桿稱以及地磅等，由于生產(chǎn)要求不同，體積和大小也有所不同。大型衡器作為衡器中的重要組成部分，主要應(yīng)用于運輸、冶金以及煤炭等行業(yè)，其荷載量可以達(dá)到上千噸。

3 大型衡器檢測的必要性分析

3.1 我國大型衡器不足的要求

我國大型衡器雖然得到了廣泛應(yīng)用，但是其檢測狀況卻不容樂觀。我國長期發(fā)展忽視在計量方面的不足問題，導(dǎo)致大型衡器的研究、檢測方面明顯缺乏財政支持以及科研支持。在我國目前的市級計量檢測單位中關(guān)于大型衡器的檢測還相對較完善，而縣級的檢測水平較低，標(biāo)準(zhǔn)器嚴(yán)重不足。我國大部分縣級衡器檢測部分的砝碼僅僅只能達(dá)到10噸的水平，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)以及實際衡器檢測需求，不能和工業(yè)發(fā)展同步。我國這種發(fā)展現(xiàn)狀讓眾多的大型企業(yè)自主的安裝私人檢測設(shè)備已方便大型貨物的檢測，為改變這種發(fā)展現(xiàn)狀，有必要對大型衡器的檢測條件進(jìn)行研究與改進(jìn)。

3.2 大型衡器精確度的要求

作為大型衡器使用時的必要前提，必須要保證大型衡器的精確度。應(yīng)該從設(shè)計制造合理性和準(zhǔn)確傳遞測定值兩個方面入手。

首先，在進(jìn)行傳遞準(zhǔn)確量值方面必須要保證使用的砝碼符合標(biāo)準(zhǔn)要求。對于其誤差也有明確要求，要求其必須低于大型衡器允許誤差的三分之一。

其次，在使用替代物對大型衡器進(jìn)行檢測的時候，還必須將替代物和砝碼結(jié)合起來，共同使用進(jìn)行檢測。如果檢測過程中出現(xiàn)問題會直接導(dǎo)致錯誤數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，在某些精度要求較高的檢測中，這一問題十分突出，比如軌道衡方面的檢測。

因此，在進(jìn)行大型衡器檢測的過程中，必須要嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，從而能夠有效避免各種問題的產(chǎn)生，也能夠有效避免稱量大、載重小的情況出現(xiàn)。

4 常用大型衡器檢測方法解析

大型衡器檢測方法已經(jīng)有多年的發(fā)展歷史，我國以計量法為主，其中標(biāo)準(zhǔn)砝碼法與標(biāo)準(zhǔn)砝碼替代法作為兩種最常見方法，技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)十分成熟。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)砝碼法

作為衡器最早的檢測方法，基本和衡器的發(fā)展伴生，標(biāo)準(zhǔn)砝碼法能夠直接通過砝碼來檢測衡器的大部分計量性能。和衡器的檢測標(biāo)準(zhǔn)相同，對于砝碼檢測誤差同樣要求在被檢衡器最大允許誤差的三分之一之內(nèi)。

在首次使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼法進(jìn)行檢測之前，需要對最大稱量的稱量準(zhǔn)確度進(jìn)行確定，作為檢測的重要步驟必不可少。除了首次之外的其他大型衡器的測量中也需要對最大稱量進(jìn)行測試，保證至少測試三分之二的最大稱量。這種標(biāo)準(zhǔn)砝碼法雖然在衡器的檢測中發(fā)展歷史較久，但由于各個方面的原因?qū)е缕湓诖笮秃馄鞣矫娴膽?yīng)用中具有極大的限制，極少應(yīng)用。大型衡器往往需要的噸位較大，最低也需要幾十噸，最大可達(dá)到上千噸，而標(biāo)準(zhǔn)砝碼的價格和條件要求較高，準(zhǔn)備如此大的標(biāo)準(zhǔn)砝碼需要耗費大量的財力資源，檢定部分一般不會耗費如此大的資源倆進(jìn)行處理。在這樣的背景下，新的檢測方法被提出——標(biāo)準(zhǔn)砝碼替代法。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)砝碼替代法

由于標(biāo)準(zhǔn)砝碼法不能滿足大型衡器檢測的實際需求，標(biāo)準(zhǔn)砝碼替代法被提出并被廣泛應(yīng)用于大型衡器的檢測。隨著汽車運輸量以荷載量噸位的提高，物流行業(yè)對于其荷載的要求逐漸提高，但是目前大部分的檢定站中存在標(biāo)準(zhǔn)砝碼數(shù)量不足不能滿足實際檢測要求，這樣人們進(jìn)行研究希望能夠發(fā)現(xiàn)一種替代物來進(jìn)行替代標(biāo)準(zhǔn)砝碼，提高檢定范圍。

在標(biāo)準(zhǔn)砝碼替代法的應(yīng)用過程中，首先對標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行處理，統(tǒng)計放置在被檢衡器的承載器上對需要替代的秤量盡心檢定；然后確定秤量的誤差并對秤量的最小誤差進(jìn)行記錄。完成上述操作之后取下標(biāo)準(zhǔn)砝碼。

然后把按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)確定的替代物放置于檢衡器的承載器上，按照標(biāo)注砝碼的操作對替代物進(jìn)行處理，保證替代物的秤量和標(biāo)準(zhǔn)砝碼產(chǎn)生的秤量誤差狀態(tài)相同保持一致。

接下來對衡器較大秤量進(jìn)行鑒定，將第一步中取下的標(biāo)準(zhǔn)砝碼在此放置在衡器的承載器中；完成標(biāo)準(zhǔn)砝碼的放置之后可以進(jìn)行砝碼替代操作，在砝碼替代的過程中需要進(jìn)行重復(fù)操作完成，一般在衡器最大稱量的50%處進(jìn)行，最終能夠檢定處衡器的準(zhǔn)確最大秤量值。（注：在進(jìn)行重復(fù)操作標(biāo)定的過程中容易出現(xiàn)誤差，為避免誤差的出現(xiàn)在重復(fù)操作過程中需要按照我國檢定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格控制。）

當(dāng)具有標(biāo)準(zhǔn)砝碼數(shù)量達(dá)到被檢衡器最大秤量50%的時候可以只需要進(jìn)行一次砝碼替代。當(dāng)被檢衡器重復(fù)性低于0.3e且達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)砝碼最大秤量35%的時候需要進(jìn)行二次砝碼替代操作。同樣，被檢衡器重復(fù)性低于0.2e且低于標(biāo)準(zhǔn)砝碼最大秤量20%的時候需要進(jìn)行四次砝碼替代，才能夠完成衡器檢定。

5 現(xiàn)代電子技術(shù)背景下的大型衡器檢測解析

5.1 集成式檢測法

集成式檢測方法經(jīng)過多年研究之后已經(jīng)逐漸成熟，在大型衡器的檢定中開始應(yīng)用。這種檢定方式充分利用了大型衡器的自由裝置進(jìn)行，通過這一檢定方法來確定被稱中午的約定真值，因此可以很好的應(yīng)用于大型衡器的動態(tài)秤量準(zhǔn)確度的檢定。這種方法雖然已經(jīng)在大型衡器檢定中應(yīng)用，但是由于設(shè)備等方面的問題仍然具有一定限制，首先這種檢定方法還主要適用于自動衡器的檢定，另外這種檢定方法還要求被檢衡器具有一定的靜態(tài)秤量準(zhǔn)確度。

5.2 比對檢測法（疊加法）

這種方法在檢定的過程中需要應(yīng)用疊加式標(biāo)準(zhǔn)機，隨著疊加式標(biāo)準(zhǔn)機的發(fā)展這一技術(shù)也相對成熟，在檢測負(fù)荷傳感器上具有良好的效果，目前我國在大型衡器檢定中也開始廣泛應(yīng)用。這種檢定方法和我國大型衡器的稱重傳感器相比準(zhǔn)確度更高，因此在未來大型衡器的檢測中具有一定的應(yīng)用前景，但僅僅只局限于理論方面，在實際應(yīng)用中還有幾個問題亟待解決。

在比對檢測法的實施中需要將加載點作用于承重傳感器的承載器，但由于接觸面積的問題，接觸點較小而承載器的面積較大，不能像砝碼一樣兩者之間有較大接觸面，直接導(dǎo)致承載器強度和剛度要求較高。另外作為整機計量性能的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，力源直接反應(yīng)了系統(tǒng)的控制性能。在比對檢測法的應(yīng)用中會由于外力的作用導(dǎo)致衡器發(fā)生形變，由于傳力系統(tǒng)的彈性導(dǎo)致不能正常的顯示承重數(shù)值，影響了檢測準(zhǔn)確度。

6 結(jié)語

隨著我國科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，我國各方面的發(fā)展水平也開始和國際接軌，大型生產(chǎn)制造過程必不可少，對大型衡器提高了更高的要求。而通過大型衡器檢測對提高大型衡器的精度具有重要的意義，標(biāo)準(zhǔn)砝碼以及替代標(biāo)準(zhǔn)砝碼法被應(yīng)用，另外現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)背景下發(fā)展起來的集成式檢測法以及比對檢測法成為未來發(fā)展的重要趨勢。

[1]李宏亮，王志剛.關(guān)于大型衡器檢測方法的研究[J].建材與裝飾，2017，(21)：52-53.

[2]張海軍.大型衡器檢測中疊加法的幾個技術(shù)問題的研究[J].黑龍江科技信息，2016，(14)：122.