技術服務
衡器的分度數
引言
數字式顯示衡器的分度數給出了衡器的相對誤
差值,也是確定衡器準確級的基本依據。對衡器分
度數的正確理解及在實際使用時的合理選擇,對于
衡器制造者和使用者,都是最重要和最起碼的要
求。
1? OIML R76 號“非自動衡器”國際建議的分
度數
OIML R76 號國際建議中對衡器檢定分度數的定
義為:
衡器最大秤量(Max)與檢定分度值之比。
n= Max/e
檢定分度值e 為衡器準確分級試驗中,確定最大
允許誤差的以質量為單位的衡器分度值。
對于有分度的衡器,根據OIML R76 號建議將非
自動衡器分為四個準確度級別,其誤差是用階梯式
分段形式來表現。
衡器的分度數
□中國計量科學研究院 周祖濂
【摘 要】本文根據國際建議,說明有關皮帶秤、定量包裝秤以及非自動衡器的規定。解釋三類衡器在使
用最小分度數時應如何確定。
【關鍵詞】最小分度數;皮帶秤新增對傳感器的規定;最小裝料衡器
文獻標識碼:A? ? ? ? 文章編號:1003-1870 (2024)06-0013-07
表1? 衡器準確度級別
首次檢定最大允許誤差 Ⅰ級 Ⅱ級 Ⅲ級 Ⅳ級
±0.5e 0 ≤m ≤50000 0 ≤m ≤5000 0 ≤m ≤500 0 ≤m ≤50
±1.0e 50000<m ≤200000 5000<m ≤20000 500<m ≤2000 50<m ≤200
±1.5e 200000<m 20000<m ≤100000 2000<m ≤10000 200<m ≤1000
其中,質量m 為以檢定分度值e 表示的載荷。
通常衡器的使用者和制造商主要關心的是準確
度,即稱重的結果是否短斤少兩。因為結果是與使
用者的金錢付出有直接關系,不同單價和重量的被
稱物應使用不同準確度(分度數)和誤差(分度值)
的衡器。如何確定衡器分度數和分度值的合理、公
平是最根本的要求。由于分度值直接表示出衡器的
最大允許誤差,所以很容易確定。例如稱黃金的秤
和普通使用的貿易秤,對分度值的要求顯然有很大
差別,而按OIML R76 號建議,對同一級別的衡器分
度數的不同,相對誤差就不相同。
在實際使用時,衡器的示值被稱為“被稱物的衡
量值”。由于空氣浮力的作用,衡器的衡量值只是
被測物重量的近似值。而對常見物品而言,衡器示
值與被稱物真實質量間的差異可達0.1%,對密度較
大的物品,這個差值要比0.1% 大。
對于通常的被稱物的價格而言,千分之幾的誤
差是買賣雙方都能夠接受的。另一方面,衡器校準
要求砝碼的不確定度至少要比衡器高三倍。在通常
條件下,要求保證砝碼不確定度長期穩定不變,也
1
是不易。我們曾對20kg 普通砝碼的長期穩定性做過
多次調研,要在一年內甚至半年內保持不超差也是
相當不易的。根據國外的資料表明,即使是熟練的
操作人員在測定量值時,所達到的不確定度也可達
衡器檢定值的2~3 倍。對戶外使用的衡器,例如汽車
衡、軌道衡等,由于環境嚴酷度的影響,測定結果
可能比檢定值大很多。
在國際上通常認為貿易中使用的衡器,其測量
誤差在?m/m ≤0.1% 范圍內,無需對空氣浮力影響進
行修正,就可用衡器量作為被稱重的實際質量。貿
易中使用的衡器,其衡器分度數定義為:n=3000 左
右是合理的。
然而,用戶往往希望一個衡器既能用于大量程
稱重時,又能在使用小量程時達到自己所希望的精
度。例如,某汽車衡生產廠家,給出以下衡器的指
標:其分度數已明顯超過所使用的傳感器的標稱分度
數。
表2? 某汽車衡生產廠家技術指標
最大稱重(t) 最小示值(kg) 分度數(n)
20 5 4000
30 5/10 6000/3000
50 10 5000
60 10/20 6000/3000
80 20 4000
100 20 5000
120 30 6000
150 20/50 7500/3000
衡器是屬于國家強制管理的計量器具,對它的
產品和使用,應嚴格遵照國家公布的標準和檢定規
程執行,以保證使用中公平、合理的基本要求。上
述廠家所給出的既無科學根據,又無法律依據的迎
合用戶心理要求的所謂“技術指標”,實際上會對買
賣雙方的利益起到負面性的作用,而且這種技術指
標不應當出現在正式的技術說明和刊物上。
通常為了解決衡器在不同量程下仍能保持大體
上稱重不確定度的方法,是在衡器上使用多量程和
多分度秤,但這類秤的最大量程多為噸級以下,大
多作為零售秤使用。尚未見到有多量程和多分度
的汽車衡,我想有的廠家是否可以將這種技術用于
汽車衡。其實廠家要生產多量程的汽車衡是能夠實
現,這樣的產品既合理、合法,且技術上也可行。
2? 關于皮帶秤國際建議新增對傳感器的規定
這個規定實際上已不是什么新規定,是7 年前的
規定。為了能正確理解這個規定,還是有必要對它
作出解讀。
OIML R50-4CD(2011 版) 和OIML R50-5CD(2012
版) 分別對皮帶秤所使用的稱重傳感器,根據不同準
確度級別對最小檢定分度的值做了規定,兩個版本
規定形式稍有不同,分別如下:
2011 版
2012 版
2012 版的表示式是由我國提出的,其理由只是
認為這樣表示更合理,事實上對此規定本質上沒有
很大的差別,對S 的含義似乎也達不到充分的理解。
對此問題只有陳日興老師做了認真的分析和深入的
研究,并指出此新規定對C3 級傳感器的技術指示的
要求是幾乎不可能達到的。即使是C4 級傳感器也極
困難。遺憾的是,國內有關單位和組織并未對此引
起關注和討論就等同運用。這樣等同規定顯得比較
草率,并不是我們該有的科學態度。
我曾寫過文章探討過此問題,但限于當時概念
上不夠清楚的原因,因此對新增定的S 值未能給出令
人信服的計算。
下面對此問題重新論述如下:
根據OIML R60 建議對確定誤差的原則規定:傳
感器最大允許誤差限適用于符合下列條件的傳感器
整體測量范圍。
n ≤nmax
4 / 16
120 30 6000
150 20 50 7500 3000
衡器是屬于國家強制管理的計量器具,對它的產品和使用應嚴格
遵照國家公布的標準和檢定規程執行,以保證使用中的公平、合理的
基本要求。上述廠家所給出的既無科學根據,又無法律依據的迎合用
戶心理要求的所謂“技術指標”,實際上會對買賣雙方的利益起到負面
性的作用,而且這種技術指標不應當出現在正式的技術說明和刊物上。
通常為了解決衡器在不同量程下仍能保持大體上稱重不確定度
的方法,是在衡器上使用多量程和多分度秤,但這類秤的最大量程多
為噸級以下,大多作為零售秤使用。尚未見到有多量程和多分度的汽
車衡,我想有的廠家是否可以將這種技術用于汽車衡。其實廠家要生
產多量程的汽車衡是能夠實現,這樣的產品既合理、合法,且技術上
也可行。
2 關于皮帶秤國際建議新增對傳感器的規定
這個規定實際上已不是什么新規定,是七年前的規定。為了能正
確理解這個規定,還是有必要對它做解讀。
OIML R50-4CD(2011 版)和 OIML R50-5CD(2012 版)分別對
皮帶秤所使用的稱重傳感器,根據不同準確度級別對最小檢定分度
Vmin 的值做了規定,兩個版本規定形式稍有不同,分別如下:
Max≥S×Vmin×R N 2011 版
Vmin ≤ Max
S × R N 2012 版
2012 版的表示式是由我國提出的,其理由只是認為這樣表示更
2
V ≥Vmin
該誤差包絡線是在20℃時,首次遞增加載試驗
得到的,它的參照直線是通過最小載荷輸出和測量
范圍的75% 載荷輸出的直線。
衡器最大允許誤差是由非線性、滯后和靜態試
驗組合構成的分段階梯形的包絡線范圍內,不包括
蠕變和零點溫度影響的誤差。而這兩個技術指標是
影響誤差限的參照直線“原點”變化的參數。
描述蠕變對“原點”變化的參數稱為“最小靜
載荷輸出恢復(DR)”,它是施加載荷前、后測得
的最小靜載荷輸出之差。通常在技術說明書中用“相
對最小靜載荷輸出恢復(DR)或Z 值”表述。Z 值為
最大稱量對兩倍的最小靜載荷輸出(DR)之比,該
比值用作描述多分度秤,Z=Emax/2DR。它實際上是限
制了在傳感器使用范圍內可取的檢定分度數的最多
數目,因此在此范圍內衡器的分度值必須滿足:
2DR ≤ Max/n=e
式中Max 為秤的最大稱量,n 為該秤的分度值。
描述溫度對“原點”影響的參數稱為“傳感器最
小檢定分度值(Vmin)”,它是傳感器測量范圍內可
以分成的“最小檢定分度值(質量)”。通常在技術
說明書中用“相對Vmin 或Y”值表述。Y 值為最大秤
量Emax 對傳感器最小檢定分度之比,該比值描述了與
傳感器秤量Emax 無關的分辨力。該值限制了實際使用
時傳感器可取的最小分度值。因為若傳感器的零點
因溫度變化超過了分度值,即超過了我們測量值的
分辨力,會導致結果不可靠。
Y=Emax/Vmin
傳感器的最小分度值Vmin 是在-10℃~+40℃溫度
環境,傳感器零載荷值相對20℃時,傳感器零點漂
移(Zero drift)量,計算時取兩者的最大值。對C3
級傳感器Vmin 值是按溫度變化5℃時,零點漂移量來
計算:
即:Zerodrift×5℃=0.7Vmin
Vmin 的單位為%F.S,傳感器最大輸出的百分數。
通常在考慮衡器零點改變在稱重過程中的影
響,主要是考慮最小靜載荷輸出恢復(DR),對于
一般衡器,每次稱重結束均回到零值。而皮帶秤的
稱重過程很長且稱重過程中無法回零,所以對皮帶
秤零點變化的影響主要考慮與溫度有關的傳感器最
小檢定分度值。
皮帶秤零流量的溫度影響;
在沒有置零的情況下運行,零流量在相差的溫
度下取得的兩個累計示值之差不大于累計期間最大
累計載荷:
對0.2 級為 0.014%
對0.5 級為 0.035%
對1 級為 0.07%
對2 級為 0.14%
根據此要求計算皮帶秤最大秤量(Max),當溫
度改變10℃時,與傳感器最小檢定分度值Vmin 間的關
系:
為了使皮帶秤的分度值大于傳感器最小分度
值,在溫度改變10℃時數值2×0.7Vmin=1.4Vmin,需要
滿足下關系式:
式中(Max)最大秤量,為皮帶秤稱重長度輸送
帶上的承載器上可以稱重的最大載荷重量。(Re)為
皮帶秤“自動稱重的最大允許誤差”,為所累計載荷
質量的百分數。
☆對0.2 級皮帶秤:
即:
或:
☆對0.5 級皮帶秤:
即:
或:
☆對1 級皮帶秤:
即:
或:
☆對2 級皮帶秤:
即:
或:
7 / 16
化的影響主要考慮與溫度有關的傳感器最小檢定分度值。
皮帶秤零流量的溫度影響。
在沒有置零的情況下運行,零流量在相差10℃的溫度下,取得的
兩個累計示值之差不大于累計期間最大累計載荷:
對 0.2 級為 0.014%
對 0.5 級為 0.035%
對 1 級為 0.07%
對 2 級為 0.14%
根據此要求計算皮帶秤最大秤量(Max),當溫度改變10℃時,
與傳感器最小檢定分度值Vmin 間的關系:
為了使皮帶秤的分度值大于傳感器最小分度值,在溫度改變10℃
時數值2 × 0.7Vmin = 1.4Vmin ,需要滿足下關系式:
1.4Vmin ≤ Re × Max
R N
式中(Max)最大秤量,為皮帶秤稱重長度輸送帶上的承載器上,
可以稱重的最大載荷重量;(Re)為皮帶秤“自動稱重的最大允許誤差”,
為所累計載荷質量的百分數。
? 對 0.2 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.014
100 × Max
R N
即:Max ≥ 10000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
10000 ? R N
? 對 0.5 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.035
100 × Max
R N
7 / 16
化的影響主要考慮與溫度有關的傳感器最小檢定分度值。
皮帶秤零流量的溫度影響。
在沒有置零的情況下運行,零流量在相差10℃的溫度下,取得的
兩個累計示值之差不大于累計期間最大累計載荷:
對 0.2 級為 0.014%
對 0.5 級為 0.035%
對 1 級為 0.07%
對 2 級為 0.14%
根據此要求計算皮帶秤最大秤量(Max),當溫度改變10℃時,
與傳感器最小檢定分度值Vmin 間的關系:
為了使皮帶秤的分度值大于傳感器最小分度值,在溫度改變10℃
時數值2 × 0.7Vmin = 1.4Vmin ,需要滿足下關系式:
1.4Vmin ≤ Re × Max
R N
式中(Max)最大秤量,為皮帶秤稱重長度輸送帶上的承載器上,
可以稱重的最大載荷重量;(Re)為皮帶秤“自動稱重的最大允許誤差”,
為所累計載荷質量的百分數。
? 對 0.2 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.014
100 × Max
R N
即:Max ≥ 10000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
10000 ? R N
? 對 0.5 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.035
100 × Max
R N 7 / 16
化的影響主要考慮與溫度有關的傳感器最小檢定分度值。
皮帶秤零流量的溫度影響。
在沒有置零的情況下運行,零流量在相差10℃的溫度下,取得的
兩個累計示值之差不大于累計期間最大累計載荷:
對 0.2 級為 0.014%
對 0.5 級為 0.035%
對 1 級為 0.07%
對 2 級為 0.14%
根據此要求計算皮帶秤最大秤量(Max),當溫度改變10℃時,
與傳感器最小檢定分度值Vmin 間的關系:
為了使皮帶秤的分度值大于傳感器最小分度值,在溫度改變10℃
時數值2 × 0.7Vmin = 1.4Vmin ,需要滿足下關系式:
1.4Vmin ≤ Re × Max
R N
式中(Max)最大秤量,為皮帶秤稱重長度輸送帶上的承載器上,
可以稱重的最大載荷重量;(Re)為皮帶秤“自動稱重的最大允許誤差”,
為所累計載荷質量的百分數。
? 對 0.2 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.014
100 × Max
R N
即:Max ≥ 10000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
10000 ? R N
? 對 0.5 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.035
100 × Max
R N
7 / 16
化的影響主要考慮與溫度有關的傳感器最小檢定分度值。
皮帶秤零流量的溫度影響。
在沒有置零的情況下運行,零流量在相差10℃的溫度下,取得的
兩個累計示值之差不大于累計期間最大累計載荷:
對 0.2 級為 0.014%
對 0.5 級為 0.035%
對 1 級為 0.07%
對 2 級為 0.14%
根據此要求計算皮帶秤最大秤量(Max),當溫度改變10℃時,
與傳感器最小檢定分度值Vmin 間的關系:
為了使皮帶秤的分度值大于傳感器最小分度值,在溫度改變10℃
時數值2 × 0.7Vmin = 1.4Vmin ,需要滿足下關系式:
1.4Vmin ≤ Re × Max
R N
式中(Max)最大秤量,為皮帶秤稱重長度輸送帶上的承載器上,
可以稱重的最大載荷重量;(Re)為皮帶秤“自動稱重的最大允許誤差”,
為所累計載荷質量的百分數。
? 對 0.2 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.014
100 × Max
R N
即:Max ≥ 10000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
10000 ? R N
? 對 0.5 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.035
100 × Max
R N
8 / 16
即:Max ≥ 4000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
4000 ? R N
? 對 1 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.07
100 × Max
R N
即:Max ≥ 2000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
2000 ? R N
? 對 2 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.17
100 × Max
R N
即:Max ≥ 1000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
1000 ? R N
對皮帶秤而言為了確保在最大秤量時,所取的分度值不超差,在實際
使用時的分度值應小于Vmin 。其原因是為了最大限度降低皮帶秤在溫
度改成時零流量的影響,能及時觀察到Vmin 的改變量,使得傳感器參
照直線的“零點”能夠起到“跟蹤”、皮帶秤量程零點的改變的作用,減
少由于皮帶秤的零流量因溫度改變的影響,從而達到降低測量誤差的
目的。可見,這點與靜態衡器為了降低回零(DR)值的影響的方法
不同,當溫度改變時(DR)值仍在衡器置零值的范圍內,在形式上
使衡器“回零”值不變。
根據 OIML R50 國際建議的規定按以上思路,將對 S 值增大 1.5
倍來計算。
將以上計算值乘以 1.5 就可得到皮帶秤國際建議新增的對于傳感
器規定的 S 值: 8 / 16
即:Max ≥ 4000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
4000 ? R N
? 對 1 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.07
100 × Max
R N
即:Max ≥ 2000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
2000 ? R N
? 對 2 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.17
100 × Max
R N
即:Max ≥ 1000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
1000 ? R N
對皮帶秤而言為了確保在最大秤量時,所取的分度值不超差,在實際
使用時的分度值應小于Vmin 。其原因是為了最大限度降低皮帶秤在溫
度改成時零流量的影響,能及時觀察到Vmin 的改變量,使得傳感器參
照直線的“零點”能夠起到“跟蹤”、皮帶秤量程零點的改變的作用,減
少由于皮帶秤的零流量因溫度改變的影響,從而達到降低測量誤差的
目的。可見,這點與靜態衡器為了降低回零(DR)值的影響的方法
不同,當溫度改變時(DR)值仍在衡器置零值的范圍內,在形式上
使衡器“回零”值不變。
根據 OIML R50 國際建議的規定按以上思路,將對 S 值增大 1.5
倍來計算。
將以上計算值乘以 1.5 就可得到皮帶秤國際建議新增的對于傳感
器規定的 S 值: 8 / 16
即:Max ≥ 4000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
4000 ? R N
? 對 1 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.07
100 × Max
R N
即:Max ≥ 2000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
2000 ? R N
? 對 2 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.17
100 × Max
R N
即:Max ≥ 1000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
1000 ? R N
對皮帶秤而言為了確保在最大秤量時,所取的分度值不超差,在實際
使用時的分度值應小于Vmin 。其原因是為了最大限度降低皮帶秤在溫
度改成時零流量的影響,能及時觀察到Vmin 的改變量,使得傳感器參
照直線的“零點”能夠起到“跟蹤”、皮帶秤量程零點的改變的作用,減
少由于皮帶秤的零流量因溫度改變的影響,從而達到降低測量誤差的
目的。可見,這點與靜態衡器為了降低回零(DR)值的影響的方法
不同,當溫度改變時(DR)值仍在衡器置零值的范圍內,在形式上
使衡器“回零”值不變。
根據 OIML R50 國際建議的規定按以上思路,將對 S 值增大 1.5
倍來計算。
將以上計算值乘以 1.5 就可得到皮帶秤國際建議新增的對于傳感
器規定的 S 值: 8 / 16
即:Max ≥ 4000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
4000 ? R N
? 對 1 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.07
100 × Max
R N
即:Max ≥ 2000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
2000 ? R N
? 對 2 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.17
100 × Max
R N
即:Max ≥ 1000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
1000 ? R N
對皮帶秤而言為了確保在最大秤量時,所取的分度值不超差,在實際
使用時的分度值應小于Vmin 。其原因是為了最大限度降低皮帶秤在溫
度改成時零流量的影響,能及時觀察到Vmin 的改變量,使得傳感器參
照直線的“零點”能夠起到“跟蹤”、皮帶秤量程零點的改變的作用,減
少由于皮帶秤的零流量因溫度改變的影響,從而達到降低測量誤差的
目的。可見,這點與靜態衡器為了降低回零(DR)值的影響的方法
不同,當溫度改變時(DR)值仍在衡器置零值的范圍內,在形式上
使衡器“回零”值不變。
根據 OIML R50 國際建議的規定按以上思路,將對 S 值增大 1.5
倍來計算。
將以上計算值乘以 1.5 就可得到皮帶秤國際建議新增的對于傳感
器規定的 S 值:
8 / 16
即:Max ≥ 4000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
4000 ? R N
? 對 1 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.07
100 × Max
R N
即:Max ≥ 2000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
2000 ? R N
? 對 2 級皮帶秤:1.4Vmin ≤ 0.17
100 × Max
R N
即:Max ≥ 1000 ? Vmin ? R N
或:Vmin ≤ Max
1000 ? R N
對皮帶秤而言為了確保在最大秤量時,所取的分度值不超差,在實際
使用時的分度值應小于Vmin 。其原因是為了最大限度降低皮帶秤在溫
度改成時零流量的影響,能及時觀察到Vmin 的改變量,使得傳感器參
照直線的“零點”能夠起到“跟蹤”、皮帶秤量程零點的改變的作用,減
少由于皮帶秤的零流量因溫度改變的影響,從而達到降低測量誤差的
目的。可見,這點與靜態衡器為了降低回零(DR)值的影響的方法
不同,當溫度改變時(DR)值仍在衡器置零值的范圍內,在形式上
使衡器“回零”值不變。
根據 OIML R50 國際建議的規定按以上思路,將對 S 值增大 1.5
倍來計算。
將以上計算值乘以 1.5 就可得到皮帶秤國際建議新增的對于傳感
器規定的 S 值:
3
對皮帶秤而言,為了確保在最大秤量時所取的
分度值不超差,在實際使用時的分度值應小于Vmin。
其原因是為了最大限度降低皮帶秤在溫度改成零流
量的影響,能及時觀察到Vmin 的改變量,使得傳感器
參照直線的“零點”,能夠起到“跟蹤”、皮帶秤量
程零點改變的作用,減少由于皮帶秤的零流量因溫
度改變的影響,從而達到降低測量誤差的目的。可
見,這點與靜態衡器為了降低回零(DR)值的影響
的方法不同,當溫度改變時(DR)值仍在衡器置零
值的范圍內,在形式上使衡器“回零”值不變。
根據OIML R50 國際建議的規定按以上思路,將
對S 值增大1.5 倍來計算。
將以上計算值乘以1.5 就可得到皮帶秤國際建議
新增的對于傳感器規定的S 值:
對0.2 級為S=1.5×10000=15000
對0.5 級為S=1.5×4000=6000
對1 級為S=1.5×2000=3000
對2 級為S=1.5×1000=1500
對新增傳感器規定的理解錯誤,主要在于將S 值
誤以為是對傳感器的某一新參數或是針對傳感器Y 值
的要求,而實際上新的規定是在探討傳感器“零點”
溫度改變對如何選擇皮帶秤Max 值之間的關系,也就
是針對皮帶秤的技術要求。
3? 重力式自動裝料衡器額定最小裝料量的解說
由于我國不能直接參加有關國際建議制定、增
補條款的會議,所以不能了解在會議中討論問題的
中心內容、背景材料等問題。往往容易對國際建議
的一些問題產生誤解,如果國際建議的條文與國情
不相適合,更是會在執行時造成混亂和錯誤。
重力式自動裝料衡器是一個運用范圍極廣的衡
器,由于被稱物的特性、種類、幾何尺寸等的千差
萬別,加上被稱物的價格也相差很大,所以對計量
的要求和誤差的要求也各不相同。這類衡器的結
構、類型也是各類衡器中最多的一類。因此,盡量
嘗試制定一個統一的適應各類重力式自動裝料衡器
計量要求是很難完成的,但可以說這是我們需要不
斷探討、努力的方向。
很多衡器的業內工作者對OIML R61 號國際建
議的最大允許偏差“Maximum permissible deviation)
(MPD)of each fill”大概是依據什么制定的都不太
清楚,我也沒有機會參加有關會議,只能根據所能
找到的資料來解讀這個問題。為此,我已寫了一篇
文章,暫時還未拿出來發表,因為有些問題我還需
要再斟酌和推敲。
OIML R61 號國際建議的MPD 是用恒定誤差和百
分誤差相間的開放式誤差表示,試圖通過選擇不同
的級別標志因子“class designation factor(x)”獲得
不同的準確度X(x)相應的MPD 值,滿足各種預包
裝商品允差的要求。
OIML R61 號國際建議主要是針對預包裝商品的
衡器制定的,它的允許誤差需滿足OIML R61 預包裝
商品的最大允許偏差(T)。OIML R61 國際建議的X
(1)級的最大允許偏差(MPD)使用中的誤差值與
OIML R87 的允差值(T)相同。
從MPD 偏差值的定義可發現,對不同重量預包
裝商品相應的誤差間沒有明顯的規律。對于不同范
圍重量的物品或用百分誤差、或用恒定誤差,也給
預包裝衡器的設計帶來一些麻煩。
預包裝衡器的準確度主要取決于投料設備的性
能,即對物料投放的均勻性、重復性、物料流動
性、裝料速度,以及與物料粗料和細料切斷點控制
的準確度等其他因素都有關。
為了提高定量稱重的功效,通常是盡管加大粗
細料流之間的比值來縮短稱重的周期,一般二者的
比例都高于1:10,甚至到1:20。細投料段,特別是細
料流切斷后對物料量精度的控制,對保證預包裝量
誤差值是一個非常重要和較為復雜的問題。在鄒炳
易譯的《稱重手冊》中就指出,需要考慮稱重過程中
的沖擊量、續流飛料、多普勒效應等影響切斷料后
控制物料流量的因素。
以上這些問題說明,在不改變投料控制的條件
下,試圖用一臺給料裝置,不太可能把兩種預投料
量控制到均能很好的滿足誤差等要求。此時必須使
用兩臺分立的投料裝置,或采用兩種不同控制投料
量的方案。如果想只用同一臺投料裝置,同一控制
方案來實現兩種預投料量是很困難的,不易獲得滿
意的結果。
對于易包裝的物料,是將物料視為流體狀的散
料流看待,單位時間的流量為dw/dt。預包裝衡器分
度值為d= dw/dt,對不同物料投料設置可取的最小
4
d= dw/dt 值為對此種物料可達到的最高精度,要求
error(E)=0.25d,且Minfill ≥ d/MPD(使用中值)。
Minfill(額定最小裝料量),當裝料量低于此數
值時,稱重結果將超差。從表1 可看出,在投料范圍
F 內,由于d 值不同,其額定最小裝料量Minfill 也不
同。
很多用戶都希望一臺定量包裝秤可以用來對兩
種甚至多種不同重量的包裝商品稱重,更希望能用
來對不同特性的物料進行包裝。實際上預包裝秤的
技術和計量性能主要受三個技術指標所限制。
●Minimum capacity 最小秤量(量程)(Min)
這項規定雖然是定義在自動稱重時,衡器不超
差的最小秤量值。但從本質上講,它的準確度取決
于靜態影響因子條件下的試驗。
●Maximum permissible deviation(MPD)of each
fill,各次裝料的最大允許偏差(表1)。
在衡器靜態條件下,影響因子試驗的最大允許
誤 差(MPE)“Maximum permissible error(MPE)for
influence factor tests”的數值為0.25MPD。
●Rate minimum fill(Minfill)額定最小裝料量
對預包裝秤而言,在規定最小允許偏差量下,
被包裝商品的最小量值。即就包裝商品量而言少于
此值時,按確定的MPD 值的凈重值都少于規定的
量。
對于第一和第二的要求,一般情況下要滿足不
是困難的事情,只要相同MPD 要求在對應的F 值的
范圍內,且最大Fmax 和Fmin 值相差在50% 左右,用來
稱重的裝置都能滿足誤差要求。
至于第三要求,如果不涉及到裝料秤對投料的
控制精度(d)。對于確定的裝料量F 的誤差就不能
少于對應的MPD 值的欠量。因此與MPD 相對應的F
量,就是額定的最小裝料量。但是,對于此裝料秤
的投料能否被精度控制,則取決于該料dw/dt=d 量的
控制精度。
OIML R61 號國際建議2004(E)版,就試圖通
過理論上的估計來確定一臺已知d 值的裝料秤,對不
同X(x)級別的最小額定投料量的值為何。
在國際建議中所舉的兩個例子都是在確定d 值的
情況下,針對百分誤差和恒定誤差,考慮如何估計
Minfill 值以確定該裝料秤能在多大的F 范圍內應用,
且相應的MPD 值是多少。
定量秤投料裝置的性能對秤量結果起決
定 性 作 用。 國 外 的 一 些 資 料, 特 別 是 德 文 的
W?gen+dosiseren(dw)雜志,就對不同用途、不同
物料的投料裝置做了廣泛的介紹和討論,很值得我
們深入地學習。也可發現在這方面我國技術研究水
平與國際先進水平間的差距,如表3 所示。
表3? d值對應的Minfill最小允許值
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使用OIML R61 號國際建議推薦的通過d 值來
估計額定最小裝料量的計算方法是合理且沒有問題
的,目的在于如何正確使用這個表2,不要反過來根
據X(x)級別來確定d 值來看表中的數據是否“正
確、合理”,更不要根據經驗結果來看待問題。實
際上投料裝置的dw/dt=d 值的實際測量結果,才是最
根本、最重要的。
4? 多分度秤的分度數討論
早些年梅特勒衡器公司和天鵝衡器公司在國內
都曾銷售過多分度秤和多范圍秤。其中,梅特勒公
司兩種衡器出售過量程可達噸級的產品,天鵝公司
主要銷售振弦式的零售秤,國內少有廠家生產過這
兩種同類衡器,這兩家公司的產品我均有接觸和實
際使用過。
最近,國內開始有人關心和討論這兩種衡器。
隨著國內傳感器水平的提高,我認為,一些廠家與
其追求單量程汽車衡在大量程和小量程均可使用、
其生產的高分度數可達到5000~6000 以上的不合理產
品,不如下功夫研制合理、合法的雙量程汽車衡。
多范圍秤涉及的問題比較簡單,實際有能力生
產高分度數衡器的廠家,研制這種衡器不會很困
難,而多分度衡器還有一些基本問題需通過認真研
究,才能在技術上有所突破。
有關分度衡器在OIML R76 號國際建議中給出了
一個三分度秤的示例,在OIML R60 號國際建議的技
術術語中提到,相對最小靜載荷輸出恢復(DR)或Z
值中,Z 值是“用來描述多分度秤”但沒有更多詳細
的說明。
在OIML R76 號國際建議中有關多分度秤的說
明:
(*)多分度秤示例
最大秤重Max=15kg Ⅲ級
檢定分度值:
e1=1g 0~2kg
e2=2g 2~5kg
e3=10g 5~15kg
該 衡 器 具 有 從Min=20g 到Max=15kg 的 最 大
(Max)至最小(Min)的稱重范圍。實際上的稱重
范圍為:
Min1=20g,Max1=2kg,e1=1g,n1=2000
Min2=2kg,Max2=5kg,e2=2g,n2=2500
Min3=5kg,Max3=Max=15kg,e3=10g,n3=1500
作為首次檢定加載的最大允許誤差的示例:
m=400g=400e1, mpe=0.5g
m=1600g=1600e1, mpe=1.0g
m=2100g=1050e2, mpe=2.0g
m=4250g=2125e2, mpe=3.0g
m=5100g=510e3, mpe=10g
m=15000g=1500e3, mpe=10g
下圖給出與上述加載量相對應的分度秤的允差
限(實線)和一只EMax=20kg,n=2000 的傳感器允差
限(虛線)。從圖中可看出,除了500 分度以上稱
重段衡器的允差小于傳感器的允差外,其余兩個稱
重段:傳感器的允差明顯地超過衡器的允差。這個
矛盾應如何來解決?是研制多分度秤應必須面對的
問題。因為從直觀來看,示例的計量指標均與OIML
R60、OIML R76 號國際建議的對n ≤nMax、Z 和傳感
器的最大允差不應超過0.7mpe 衡器允許誤差的規定
相矛盾的,所以要討論的問題是,既然不能滿足國
際建議的規定,對衡器型式批準和檢定為什么仍能
滿足要求。
圖? 多范圍秤允差圖
對此問題我在本文中只是提出來供讀者思考,
若要展開討論就超出本文內容,我準備專門寫文章
進行討論。
5? 結語
本文討論的四個問題,問題一、二是說明如何
6
根據實際情況正確使用和理解傳感器衡器的分度數
最大量程、分度值等技術指標的物理意義。
問題二、三是說明有的衡器工作人員,沒能理
解國際建議中所討論問題的對象。問題二國際建議
主要是討論由于濕度的影響,應對被稱物選取最少
的取樣數,并不是討論應選擇傳感器的分度數。
問題三是討論在確定包裝秤最小分度數d 的情況
如何確定不同準確度級別X(x)的最小裝料量,而
不研究廠家研制的包裝秤的具體工作性能。
問題四是希望能有廠家生產多范圍秤和多分度
秤以滿足市場需求。根據問題本質和物理意義討論
傳感器和衡器的分度數與實際運用之間的關系,說
明有些文章對皮帶秤國際建議新增部分,對傳感器
規定和定量包裝秤國際建議中對最小裝料量的討論
內容,實際上與國際建議規定不在一個命題上,偏
離了國際建議問題的實質。
作者簡介
周祖濂,中國計量科學研究院質量稱重實驗室
退休職工
