電子吊秤周期檢定方法探討

申濤++劉守山++郭知明

摘 要：目前，國內檢定電子吊秤的主要方法是將標準砝碼作為標準器。在電子吊秤的工作環境或專業的檢定環境中，按照JJG 539—1997《數字指示秤》檢定規程檢定。這項工作強度大，人員工作效率低，需要用到較多的輔助設備。簡要介紹了使用疊加式力標準機作為標準器檢定電子吊秤的情況，在滿足準確度等級要求的前提下，使用輔助設備完成電子吊秤旋轉試驗和鑒別力試驗，進而高效、方便地完成電子吊秤的檢定工作，大大節約了標準器的成本。

關鍵詞：電子吊秤；檢定方法；力標準機；旋轉試驗

中圖分類號：TH715.1+93 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.070

1 概述

電子吊秤作為常用的計重設備，其使用范圍十分廣泛。在工作過程中，為了保證電子吊秤的準確度，必須進行周期檢定。

按照JJG 539—1997《數字指示秤》檢定規程的要求檢定電子吊秤，就需要一輛行吊或天車吊起電子吊秤和標準砝碼。常用電子吊秤的最大秤量為1～50 t，所以，行吊或天車的承載力要超過50 t。但是，這類設備占地大、造價高，一般的檢測機構都不具備類似的設施，所以，只能運送大量的標準砝碼到電子吊秤的使用現場進行檢定，這需要花費較多的時間和費用。當所需設備到達現場后，還需要一定規格和數量的鋼絲繩或承載架等輔助設施將砝碼掛在電子吊秤的吊鉤上吊起后進行檢定?，F場一般都沒有符合要求的輔助設施，所以，需要專門定制，這又需要一筆不菲的費用。由于輔助設施的自重都比較大，所以，在檢定過程中要將其刨除。如果在稱量試驗中無法檢定到最大秤量，就只能在除皮試驗中檢定到除皮后的最大秤量，但這一結果不能完全滿足檢定規程的要求。

鑒于上述情況，筆者經過縝密的思考和試驗，提出了使用力標準機代替標準砝碼作為標準器檢定電子吊秤。下面詳細論述其合理性和實施方法。

2 使用力標準機檢定電子吊秤

力標準機作為檢測力值的標準設備，具有嚴格的準確度等級，使用時應嚴格遵守JJG 734—2001《力標準機》檢定規程中的要求。

力標準機分為靜重式、杠桿式和疊加式3種。其中，靜重式力標準機的準確度等級最高，最能滿足其作為標準的要求，但是，它占地較大，造價高昂，不符合經濟合理的原則；疊加式力標準機的準確度等級相對較低，但是，它靈便輕巧、占地小、價格便宜，所以，本文主要探討這種標準器。如果疊加式力標準機能夠滿足電子吊秤的檢定要求，那么，其他2種力標準機也能滿足要求。為了方便檢定，力標準機標準傳感器顯示裝置的輸出數值應為kg，而不是N或kN。以下討論中使用的單位都是質量單位而不是力值單位。

2.1 基本原理

電子吊秤是受拉力工作的稱重儀器，所以，可將拉式力標準機作為標準器進行檢定，其基本原理如圖1所示。

由圖1可知，當力標準機運行時，液壓缸帶動反向器，并向標準傳感器施加壓力，同時，通過連接件向連接好的吊秤施加拉力，當力穩定后，比較電子吊秤的示值和標準傳感器的輸出值，計算誤差，得出檢定結論。其中，標準傳感器應該是高精密度傳感器，這類傳感器基本都是壓式的，拉式傳感器很難保證其高精密度，所以，反向器是必不可少的。

實現力標準機檢定電子吊秤的基礎是力標準機的構建必須盡可能減小平行度、垂直度引入的不確定度，而連接件的尺寸、形狀也必須與吊環和掛鉤的尺寸相匹配。

2.2 準確度等級要求

電子吊秤一般為中準確度級，分度數在2 000～3 000之間。根據國家計量檢定規程JJG 539—1997《數字指示秤》的規定，中準確度級的數字指示秤首次檢定最大允許誤差如表1所示。同時，規程中還規定，在隨后的檢定中，光柵秤、機電秤和電子吊秤執行首次檢定最大允許誤差的2倍，所以，電子吊秤隨后檢定的最大允許誤差如表2所示。

表1 中準確度級數字指示秤最大允許誤差

最大允許誤差mpe m以檢定分度值e表示

±0.5e 0≤m≤500

±1.0e 500

±1.5e 2 000

表2 電子吊秤隨后檢定的最大允許誤差

最大允許誤差mpe m以檢定分度值e表示

±1.0e 0≤m≤500

±2.0e 500

±3.0e 2 000

由于一般電子吊秤的分度數不超過3 000，電子吊秤的最大允許相對誤差≥1/1 000，標準器的最大允許誤差不大于電子吊秤最大允許誤差的1/3，所以，力標準機的最大允許相對誤差≤1/3 000即可滿足檢定要求。根據JJG 734—2001《力標準機》的規定，0.03級疊加式力標準機的力值誤差和力值重復性為0.03%，靈敏限為0.001%，30 min負荷波動性為0.005%，可以滿足上述準確度等級的要求。

3 檢定中存在的問題及解決方法

電子吊秤隨后檢定的試驗項目包括外觀檢查、置零與除皮裝置的準確度、稱量測試、旋轉測試、鑒別力測試、重復性測試和除皮稱量測試。所有的測試都需要得出化整前誤差，而力標準機無法準確給出0.1e的力值變化量，無法采用閃變點法得出化整前誤差，同樣也無法進行鑒別力測試。另外，力標準機在進行拉力試驗時，無法使電子吊秤旋轉，不能進行旋轉試驗，這都是用力標準機對電子吊秤進行隨后檢定時需克服的問題。

3.1 獲得化整前的誤差

要想在檢定過程中得出化整前誤差，就要采用閃變點法或使電子吊秤指示較小分度值（不大于0.2e）。而使用力標準機無法準確給出0.1e的力值變化量，這是目前科技和工藝無法攻克的難關，所以，只能讓電子吊秤指示較小的分度值。

近年來生產的電子吊秤所配的顯示裝置用途廣泛、功能繁多的數字顯示器或顯示儀表基本上都具有調整顯示分度值的功能，它至少可以將顯示分度值d調到0.2e，大部分可以將d調到0.1e。同時，力標準機的標準顯示儀表的顯示分度值肯定≤0.1e。經過對比后，得到的誤差值即為化整前的誤差。計量部門如果需要電子吊秤的相關說明書，可以咨詢生產廠家，并做好記錄保存，這樣調整電子吊秤的顯示分度值也會變得簡單、高效。

3.2 旋轉測試的實現

力標準機本身無法使被測件旋轉，這時，就要對力標準機進行一定的改造，使其具有使被測件旋轉的功能，至少不能阻礙被測件在外力下旋轉。這一問題可以通過利用電子吊秤本身的旋轉來解決。

在使用標準砝碼檢定電子吊秤時，其旋轉測試是將80%最大秤量的砝碼施加在承載器（吊鉤）上，然后進行旋轉測試。這說明，電子吊秤本身是可以旋轉的，而電子吊秤旋轉件一般是金屬扣結構，如圖2所示。

B A 組合后

圖2 電子吊秤旋轉件結構

由圖2可知，這種結構是將A套入B中，當B固定時，A可以旋轉，只需要克服一定的摩擦力。在使用標準砝碼對電子吊秤作旋轉測試時，旋轉較為輕松。這說明，對旋轉件進行表面處理后，摩擦力就可以減小。如果將這種金屬扣反過來安裝在力標準機上，安裝在連接電子吊秤和傳動箱的連接件之間，那么，只需要克服一定的摩擦力就能使電子吊秤在受力時旋轉。

電子吊秤和力標準機本身不能產生旋轉力，所以，必須借助外力使電子吊秤旋轉，有手動、半自動、自動等模式。鑒于此，可以在電子吊秤吊鉤的連接件處安裝一個強度和韌性足夠的橫桿（一般直徑為20 mm的碳鋼就能滿足）。當電子吊秤受力后，人在兩端推動橫桿帶動連接件，就會帶動吊鉤旋轉完成旋轉測試，這是手動方法。如果將橫桿連接到電機上，通過電機帶動橫桿旋轉，甚至用電腦控制電機，設定好旋轉程序（包括順時針和逆時針旋轉），這便是半自動和自動方法。

在旋轉時，標準傳感器不會旋轉移動，不受影響，但是，吊秤的受力會隨著橫桿的移動而產生波動。所產生的波動值很小，在旋轉動作完成后就會恢復，如同使用標準砝碼旋轉也會產生波動一樣，它是可以忽略的，只要旋轉動作完成后力值穩定就能滿足要求。旋轉測試耗時可能會比較長，在測試時間內需要保持力值的穩定性；而且性能較好的疊加式力標準機能保持力值穩定1～2 h，力值變化率為0.005%/30 min；杠桿式和靜重式力標準機沒有時間限制，完全能夠完成旋轉測試。

3.3 鑒別力測試的實現

鑒別力測試要求在吊鉤上掛上一定量的砝碼和10個0.1e的小砝碼，示值為I，然后依次取下小砝碼，直至示值變為I-e.加上0.1e的砝碼后，再加上1.4e的砝碼，示值應變為I+e.因為力標準機無法給出0.1e的力值變化量，所以，表面上看起來是無法進行鑒別力測試的。但是，鑒別力測試的本質是檢測儀器對激勵變化的察覺能力。上述“依次取下小砝碼，直至示值變為I-e后，再加上0.1e砝碼”的目的是找出電子吊秤示值的平衡點，而“再加上1.4e的砝碼”才是激勵變化，示值變為I+e，說明電子吊秤察覺到了1.4e砝碼的激勵變化。

將電子吊秤的顯示分度d調整為0.1e或0.2e后，就不需要再找出示值的平衡點，因為示值本身就是平衡點，只需要再加上1.4e力值的激勵變化，使電子吊秤產生不小于1e的示值變化就算符合測試要求。一般情況下，電子吊秤1.4e的質量如表3所示。

表3 一般電子吊秤的分度值

最大秤量/kg 分度值e/kg 1.4e/kg

1 000 0.5 0.7

3 000 1 1.4

5 000 2 2.8

10 000 5 7

20 000 10 14

50 000 20 28

杠桿式和靜重式力標準機可以直接加小砝碼測試，比較簡單，這里主要討論疊加式力標準機。由表3中的數據可知，力標準機不可能產生可控的1.4e的力值變動，僅依靠力標準機本身進行鑒別力測試是不可行的，必須加裝輔助設施。鑒于此，可以將吊鉤與力標準機的連接件做長一些，在吊鉤下面掛一個小托盤，托盤的形狀應該是對稱雙槳形，其掛鉤掛在吊鉤上，與掛鉤相連的金屬桿從連接件中間的孔洞中穿出，兩邊各連接一個平板，平板上可以加放砝碼。在電子吊秤受力平衡時，在托盤上加放1.4e的砝碼，使其示值產生不小于1e的變化。這樣做，鑒別力測試中的問題也就得以解決了。

4 結論與展望

經過上述分析可知，使用力標準機對電子吊秤進行隨后檢定是完全可行的，工作人員只需按照上述方法解決檢定中存在的化整前誤差，旋轉測試、鑒別力測試等中的問題，按照檢定規程一步步試驗和測試就可以完成對電子吊秤的隨后檢定，從而得出完整、合理、可溯源、符合規程要求的檢定數據。

與此同時，本文中提出的檢定方法也存在一些問題，主要有以下2點：①約定真值（即標準傳感器的輸出值）很可能不是整數，測試數據就會顯得繚亂；②需要添加一些輔助設備和設施。鑒于此，希望在今后的工作中能夠專門針對電子吊秤的檢定設計、制造出一體化的力標準機，以保證電子吊秤的檢定工作能夠更加準確、高效。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕