張 卓

（晉中市檢驗(yàn)檢測(cè)中心，山西 晉中 030600）

電子秤在貿(mào)易結(jié)算得到了廣泛應(yīng)用，當(dāng)用電子秤稱量某一物體時(shí)，其顯示的量值并不是該被稱物體質(zhì)量的真值，即所顯示的量值與其真值之間總有一定的差異。這種差異，叫做稱量誤差。當(dāng)其減小時(shí)，則表明該電子秤的準(zhǔn)確度越高，反之，則表明準(zhǔn)確度低。因此，一臺(tái)電子秤的準(zhǔn)確度，就直接表明了該電子秤的可信賴程度。

評(píng)價(jià)電子秤的準(zhǔn)確度，通常有兩種方法：一種是用誤差分析與估算的方法，即首先弄清楚該電子秤的各項(xiàng)誤差來源及其大小，然后進(jìn)行合成。這種方法不但很麻煩，而且有的誤差往往不能確知其大小，因此，只有在某些情況下，比如在設(shè)計(jì)電子秤時(shí)，才采用這種方法；另一種是實(shí)驗(yàn)的方法，即用一種準(zhǔn)確度比電子秤高3 倍及其以上的計(jì)量器具（通常是砝碼）按一定的步驟來加以測(cè)定，從而確定出該電子秤的準(zhǔn)確度。后一種方法通常稱之為電子秤的檢定。

上述后一種比較準(zhǔn)確，也比較直觀，因此，很容易被人們所接受，故得到普遍采用，而且是判定電子秤合格與否的唯一途徑，但前一種方法也并不是可有可無，特別是在擬定某種電子秤的方案時(shí)，尤其有用。

通過前一節(jié)對(duì)部分電子秤的介紹，已經(jīng)看到電子秤的種類是很多的，結(jié)構(gòu)和使用環(huán)境條件懸殊很大，對(duì)準(zhǔn)確度的要求也不相同，因此，各種電子秤的檢定方法和檢定步驟顯然是有差異的。況且絕大多數(shù)的電子秤目前尚無正式的國(guó)家檢定規(guī)程，而是按一些過渡性質(zhì)的地方檢定規(guī)程或暫行檢定方法中的條文進(jìn)行檢定。所以，即使是同一種電子秤，其檢定方法和檢定步驟也未必統(tǒng)一，故不準(zhǔn)備贅述電子秤的檢定方法和檢定步驟，而只就檢定時(shí)所涉及到的與電子秤計(jì)量性能有關(guān)的問題進(jìn)行介紹。

1 允許誤差的規(guī)定

允許誤差，又稱之為最大允許誤差或允差，它是一種人為規(guī)定的帶有法定性的誤差尺度，是用來判定一臺(tái)電子秤是否合格的依據(jù)。當(dāng)其稱量誤差的絕對(duì)值小于或等允許誤差的絕對(duì)值為合格；大于為不合格。雖然允許誤差是人為規(guī)定的，但也要有科學(xué)根據(jù)，既不能太寬，也不能太嚴(yán)。太寬了就會(huì)使稱量誤差太大，滿足不了人們的需要；太嚴(yán)了因受科學(xué)和技術(shù)水平的限制，很難生產(chǎn)出合格的電子秤。

1.1 相對(duì)允差

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)允許誤差的規(guī)定也在不斷變化。我國(guó)早期是采用機(jī)械衡器檢定規(guī)程中的相對(duì)允差。這種方法首先把秤分成新制造的（包括修理后的）和使用中的兩種類型，然后按不同的稱量段通常分成三段，即空秤，最大秤量的1/20 至1/5、最大秤量的1/5 至最大秤量分別給出允差。比如一臺(tái)使用中的電子秤，其空秤時(shí)的允差為最大秤量的1/10 000；從最大秤量的1/20～1/5，其允差為最大秤量的1/5 000；從最大秤量的1/5 至最大秤量，其允差為實(shí)際秤量的1/1 000。顯然，這是用相對(duì)誤差表示的。

1.2 滿量程允差

由于目前國(guó)內(nèi)外傳感器的誤差絕大部分采用滿量程誤差，因受其影響電子秤的允差也有用滿量程誤差表示的。比如一臺(tái)使用中的最大秤量為5 t 的電子秤，其允差若為0.1%，那么在其上稱量100 kg，即使差了5 kg 也意味著合格。這也是用相對(duì)誤差表示的。其不同之處是把小秤量段的允差指標(biāo)放寬了。

雖然用相對(duì)誤差的場(chǎng)合很多，但人們還是比較習(xí)慣于用和稱量結(jié)果有相同量綱的絕對(duì)誤差來表示允差。因?yàn)檫@樣表示比較直觀，用不著進(jìn)行換算，因此都很容易理解。不過，也有其不足之處。比如，絕對(duì)誤差同樣是10 kg，對(duì)最大秤量為1 t 的平臺(tái)秤，這10 kg 的誤差是很大的；但對(duì)最大秤量為100 t 的電子軌道衡，這10 kg 的誤差就很小了。

1.3 標(biāo)尺分度值允差

標(biāo)尺分度值允差是國(guó)際法制計(jì)量組織（OIML）在相對(duì)允差規(guī)定和滿量程允差規(guī)定的基礎(chǔ)上提出來的，它確定了秤的準(zhǔn)確度是秤的標(biāo)尺分度值的函數(shù)。其基本著眼點(diǎn)是用絕對(duì)誤差來表示允差。這種允差的規(guī)定方法可以歸納成兩點(diǎn)：一是用秤的標(biāo)尺分度值的不同倍數(shù)來表示允差值；二是用秤的標(biāo)尺分度值的不同倍數(shù)來表示不同的秤量段，并對(duì)不同的秤量段規(guī)定不同的允差值。

根據(jù)最大秤量（max）與其標(biāo)尺分度值（d）之比所確定的分度數(shù)（n）的不同，OIML 把衡量?jī)x器分成四個(gè)準(zhǔn)確度級(jí)別，并分別以相應(yīng)的羅馬數(shù)字用橢圓圈起來表示。其準(zhǔn)確度級(jí)的名稱與符號(hào)為：

其中特種準(zhǔn)確度級(jí)和高準(zhǔn)確度級(jí)通常是指準(zhǔn)確度較高的天平；中準(zhǔn)確度級(jí)相當(dāng)于商用秤；普通準(zhǔn)確度級(jí)是一般用途的準(zhǔn)確度較低的各種秤。我國(guó)固定式杠桿秤（JJG 15-85）檢定規(guī)程中有關(guān)準(zhǔn)確度的劃分及其相應(yīng)的允差規(guī)定列于表1～3。

表1 中準(zhǔn)確度級(jí)

1.4 同標(biāo)尺分度值允差有關(guān)的幾個(gè)問題

（1）衡量?jī)x器的誤差與標(biāo)尺分度值的關(guān)系。在機(jī)械杠桿式衡器中，被稱物體的質(zhì)量一般是轉(zhuǎn)換成計(jì)量杠桿上的長(zhǎng)度（量）或指示機(jī)構(gòu)所旋轉(zhuǎn)的角度（量）而得到的。為便于讀數(shù)，通常將計(jì)量杠桿或圓盤（包括扇形）分成若干等分，并分別稱之為標(biāo)尺和度盤。其起始刻線相當(dāng)于空秤，而末端刻線與最大秤量相對(duì)應(yīng)。其中任意兩條相鄰刻線所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量值之差就稱為標(biāo)尺分度值。

為提高秤的準(zhǔn)確度級(jí)別，通常需增加分度刻線數(shù)n，故各等分線間的距離不能太大；但同時(shí)又不太小，否則會(huì)給讀數(shù)帶來困難，所以，一般間距都為2 mm左右：當(dāng)增減質(zhì)量時(shí)所引起的長(zhǎng)度變化量小于2 mm（即小于1 個(gè)標(biāo)尺分度值d）的部分只能估讀，顯然估讀的數(shù)值定會(huì)有誤差，故d 值即可用來衡量估讀誤差。當(dāng)d 值大，估讀誤差也大。例如同樣是2 mm 的分格，一臺(tái)衡器相當(dāng)于2 kg，另一臺(tái)相當(dāng)于10 kg，顯然在相同的估讀條件下，后者的估讀誤差比前者大5 倍。如果僅僅考慮估讀誤差，規(guī)定±1 d 的允差對(duì)兩臺(tái)衡器都是適宜的。假如以質(zhì)量量值來規(guī)定允差，上述兩臺(tái)衡器就必然要分別考慮，就不能使用同一個(gè)允差尺度。

其他因加載后杠桿的變形，刀子和刀承的接觸位置變動(dòng)等所造成的誤差，最終也都是通過長(zhǎng)度計(jì)量得出結(jié)果的，同樣適宜于以d 值為單位衡量其大小。

由此說明，當(dāng)衡器將質(zhì)量的增減量轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度或角度的增減量后，標(biāo)尺分度值d 就成為衡量物體的質(zhì)量及其誤差的基本單位。對(duì)于不同最大秤量、不同準(zhǔn)確度級(jí)別的衡器，其標(biāo)尺分度值雖然各不相同，但若以d 值為其誤差單位，當(dāng)制造條件和影響誤差的因素相同時(shí)，基本規(guī)律是一致的。在小秤量段由于讀數(shù)誤差的存在，盡管把衡器制造得很精細(xì)，誤差也難以小到1 個(gè)d 值以下（人們習(xí)慣將讀數(shù)估讀到0.5 d 但往往很不可靠）。采用數(shù)字顯示的衡器則明確規(guī)定，小于1 個(gè)d 的質(zhì)量值將完全拋棄，不予計(jì)算。

（2）衡器的準(zhǔn)確度級(jí)別與分度數(shù)的關(guān)系。如前所述，由于受到估讀誤差的限制，一臺(tái)衡器的誤差不可能小于1 個(gè)d 值。當(dāng)需要提高準(zhǔn)確度時(shí)，還必須增加分度的數(shù)目即減小標(biāo)尺分度值。例如一臺(tái)20 t 的衡器標(biāo)尺分度值為10 kg，要想準(zhǔn)確度達(dá)到1/5000 顯然是不可能的，因?yàn)樵谡麄€(gè)20 t 的量程內(nèi)總分度數(shù)只有2 000 個(gè)。由此說明，衡器的準(zhǔn)確度級(jí)別與其總分度數(shù)有關(guān)。對(duì)總分度數(shù)相同的衡器，其準(zhǔn)確度級(jí)別也相同。例如，最大秤量為20 t 其標(biāo)尺分度值為10 kg的平臺(tái)秤與最大秤量為,其標(biāo)尺分度值為50 kg 的電子軌道衡具有相同的準(zhǔn)確度級(jí)別，因?yàn)樗鼈兊目偡侄葦?shù)均為2 000 個(gè)。因此，當(dāng)給出某一衡器的最大秤量max 時(shí)，就可用總分度數(shù)n 與其標(biāo)尺分度值d 的乘積來表示，即：max=nd；當(dāng)知道某一衡器的最大秤量max 與其標(biāo)尺分度值d 時(shí)，就可求出總分度數(shù)n，從而確定出該衡器的準(zhǔn)確度級(jí)別。

OIML 的這種分級(jí)方法的好處是：以衡器本身的某一計(jì)量性能來區(qū)分衡器的級(jí)別；同時(shí)，采用分度值允差規(guī)定后，又把總分度數(shù)與檢定中的分段及相應(yīng)的允差直接聯(lián)系起來。因此，相對(duì)于傳統(tǒng)的分級(jí)方法是一個(gè)很大的改變。這一改變將會(huì)給衡器的統(tǒng)一管理、使用以及檢定規(guī)程的制訂帶來很多的方便。

（3）分度值允差符合衡器本身性能規(guī)律。由于被稱物品種類繁多，大小不一，因此每臺(tái)衡器經(jīng)常使用的秤量范圍應(yīng)該很寬。但據(jù)檢測(cè)結(jié)果表明，即使是同一臺(tái)衡器，在其秤量范圍內(nèi)各秤量段的誤差大小并不相同。特別是在低于最小秤量時(shí)，由于估讀誤差和零點(diǎn)波動(dòng)的影響，相對(duì)誤差很大。這也說明了為什么對(duì)衡器要規(guī)定最小秤量的原因。一般常用秤量段準(zhǔn)確度較高。當(dāng)高于常用秤量段時(shí)，由于載荷大，衡器各部分的變形加劇，相對(duì)誤差也要增大，因此，在整個(gè)秤量范圍內(nèi)，對(duì)衡器允差的規(guī)定，必須符合衡器本身的性能規(guī)律，即在不同的秤量段給出不同的允差。只有如此，才能充分發(fā)揮各種衡器的作用。

當(dāng)采用OIML 所用的分度值允差時(shí)，就能做到符合衡器本身的性能規(guī)律。另外，由于衡器的最大秤量可表示為總分度數(shù)與標(biāo)尺分度值的乘積，而衡器的誤差又是標(biāo)尺分度值的函數(shù)，這樣就可直接按d 值的倍數(shù)進(jìn)行分段，完全不必用最大秤量的百分?jǐn)?shù)表示。這種分段方法既可以與允差、最大秤量的表示方法一致，又有可能用一種分段把各種準(zhǔn)確度級(jí)的衡量?jī)x器的全部秤量范圍列出，使之貫穿一致，不必受最大秤量的限制。這也是采用標(biāo)尺分度值允差的一個(gè)特點(diǎn)。

2 主要計(jì)量性能的檢定

盡管各種電子秤的用途、使用場(chǎng)合、加載方式、載荷接受器的結(jié)構(gòu)形式均各不相同，但其仍有共同之處，例如均由秤體、傳感和測(cè)量等部分所組成。其各部分的優(yōu)劣，歸根結(jié)底都要從計(jì)量性能方面反映出來。因此，對(duì)電子秤進(jìn)行檢定的關(guān)鍵在于各種計(jì)量性能的綜合檢定。雖然生產(chǎn)廠家或用戶在安裝調(diào)試之前所進(jìn)行的部件檢定也很重要，但絕不能代替整機(jī)的綜合檢定。

電子秤應(yīng)檢定的主要計(jì)量性能及其要求是：

2.1 空秤示值不變性檢定

按規(guī)定時(shí)間（一般不超過30 min）進(jìn)行預(yù)熱后，空秤示值應(yīng)穩(wěn)定，且應(yīng)為零；若載荷接受器按規(guī)定進(jìn)行沖擊，一旦沖擊消除后，其示值誤差應(yīng)符合相應(yīng)允差的規(guī)定。

2.2 測(cè)量?jī)x表各種功能的可靠性檢查

測(cè)量?jī)x表的各種顯示應(yīng)清晰，所具有的各種功能均應(yīng)正確無誤。

2.3 準(zhǔn)確度檢定

對(duì)所規(guī)定的各秤量點(diǎn)（一般不應(yīng)少于6 點(diǎn)，且應(yīng)合理分布），從最小秤量點(diǎn)開始，以遞增方式逐點(diǎn)施加標(biāo)準(zhǔn)載荷直到最大秤量；然后再以遞減方式逐點(diǎn)卸下標(biāo)準(zhǔn)載荷。其各秤量點(diǎn)的示值誤差，均應(yīng)符合相應(yīng)允差的規(guī)定。當(dāng)載荷全部卸除后，其示值應(yīng)為零，準(zhǔn)確度的檢定應(yīng)重復(fù)操作3 次。

2.4 承重點(diǎn)（偏載）示值準(zhǔn)確度檢定

通常是將相當(dāng)于1/10 或1/4 最大秤量的標(biāo)準(zhǔn)載荷依次加于載荷接受器的各承重點(diǎn)上，其各承重點(diǎn)的示值誤差，均應(yīng)符合相應(yīng)允差的規(guī)定；且各承重點(diǎn)中示值的最大者與最小者之差，不應(yīng)超過相應(yīng)的允差的絕對(duì)值。

2.5 鑒別力的測(cè)定

鑒別力的測(cè)定，一般在最小秤量點(diǎn)和最大秤量點(diǎn)進(jìn)行。當(dāng)在載荷接受器上輕緩地加上或去掉相當(dāng)于14 d 的附加載荷時(shí)，其示值應(yīng)有變化。

2.6 試驗(yàn)最大安全載荷

對(duì)首次檢定的電子秤，將最大安全載荷（通常為125%）施加在載荷接受器上，然后保持一定時(shí)間（一般為15 min），當(dāng)卸掉載荷后，其示值應(yīng)為零；或者從最小秤量到最大秤量范圍內(nèi)，應(yīng)能正常工作。

2.7 重復(fù)性檢定

對(duì)各秤量點(diǎn)以相同的方式加載3 次，各相同載荷點(diǎn)中示值的最大者與最小者之差，均不應(yīng)超過相應(yīng)允差的絕對(duì)值。

2.8 示值穩(wěn)定度檢定

電子秤示值穩(wěn)定度的檢定通常包括：

（1）當(dāng)環(huán)境溫度相差5 ℃時(shí)，電子秤的空秤示值變化不得大于1 d。

（2）當(dāng)在載荷接受器上增減載荷時(shí)，其示值跳動(dòng)不應(yīng)超過5 s。

（3）對(duì)首次檢定的電子秤，在載荷接受器上施加恒定不變的額定載荷保持30 min。開始時(shí)的示值跳動(dòng)不應(yīng)超過5 s；以后的示值允許有變化，但其中的最大者與最小者之差不應(yīng)超過相應(yīng)允差的絕對(duì)值。

上述各條均符合要求者為合格，否則視為不合格。電子秤的檢定周期最長(zhǎng)不超過1 年。