概述化整誤差是數字顯示儀器本身顯示特性局限的產(chǎn)物及處理規則。非自動(dòng)衡器示值化整誤差£及£()與示值方法誤差&的智能處理角色 的分工及建議。
數字儀表與不同的傳感器組合就構成用于測量某物 理化學(xué)等方面量的儀器,用約定的真值對其定度標定,通 過(guò)型式符合批準成為法制管理計量器具,授權人員對其 首檢和后續檢定進(jìn)行法制監督管理。我們的電子衡器也 就是這樣的計量器具,其數字顯示結果會(huì )存在化整誤差 下面我們對其進(jìn)行探討。數字儀表化整誤差最早的時(shí)候 實(shí)際上就是指模數轉換器ADC的量化誤差(直接模數轉 換的數字顯示器簡(jiǎn)單型),現在發(fā)展到在此基礎上加人了 微電腦這同時(shí)又引入了計算處理方法誤差(數字顯示器 智能型),電腦功能的強大可以處理任何的量。所以,化 整誤差是數字顯示器本身的特性限制的產(chǎn)物,是對某個(gè) 具體的數按一定規則處理后能顯示的有效位數,其處理 方法與一般的數字保留多少位有效數方法一樣。目前一 般按十進(jìn)制數四舍五入規則處理。
1.通用數字顯示儀表
通用數字顯示儀表顯示的最后一位數字一般都遵循 十進(jìn)制數的四舍五人規則對其后面不能顯示出來(lái)的尾數 或舍棄或進(jìn)一來(lái)得到,或者說(shuō)我們看到的最后一位數字 是設計制造者按此規則處理后的示值,這就是數字的化 整(后)過(guò)程。而處理前取舍的值為多少對操作使用者是 不知的(但儀表本身內是可知的即設計制造者是知道 的),為了得到處理前的實(shí)際值(比目前顯示的位數在最 后再多一位數的那個(gè)值),我們采用盡可能使用試驗跳變 點(diǎn)的實(shí)驗方法來(lái)計算得到實(shí)際值(此值與儀表本身處理 前的值可能有點(diǎn)差別)。由于是采用的十進(jìn)制數,因此試 驗跳變點(diǎn)所遞增的量信號為顯示的最后一位數1/10。 這就是求數字化整(前)過(guò)程。若將通用數字顯示儀表最 后一位數的步長(cháng)定為d同時(shí)符合我們衡器習慣則通用 數字顯示儀表的化整前值的公式為:
2.數字稱(chēng)重指示器(數字衡器)
由于電子衡器使用了數字稱(chēng)重指示器,同時(shí)由設計 制造者自己定義絕對準確度檢定分度值e以及可能有與 e相對應的實(shí)際分度值對不具備顯示較小分度值(不 大于0.2e)裝置的數字指示衡器,就面臨化整(誤差)的 問(wèn)題。用以下跳變點(diǎn)的方法確定衡器化整前示值:
.對于某一確定的載荷L,記錄指示值/,逐一加放相 當于1/lOe的附加砝碼,直至衡器的示值明顯增加了一 個(gè)分度值(/+e)。附加載荷為AL加至承重器上以前, 衡器給出的化整前示值P用以下公式計竟:
化整前值的通用公式(1)與衡器公式(2)理論上兩者 是一樣的(結果在估讀位數上可能有點(diǎn)差別)。只不過(guò)示 值/的讀數有區別:/與各自的e或d對齊。例如:e = 10g, d = 5g,7K值顯7K方式為 10.025kgo
A為零點(diǎn)或零點(diǎn)附近(如10e)的計算誤差。
對于化整前誤差£公式(3)無(wú)異議??蓹z定規程定 義的化整前的修正誤差&公式(4)在實(shí)際檢定工作中的 具體操作(l/10e標準10個(gè)準備和使用)很繁瑣不方便, 當然對于首檢可驗證化整誤差,但后續就不必了要簡(jiǎn)單 點(diǎn)才好,該定義值得商榷。公式(4)只適合于簡(jiǎn)單型數字 顯示器;對智能型此工作應該由設計制造者去完成,檢定 人員只做化整前誤差£(3)就可以了。
人們使用衡器習慣是先對零后稱(chēng)重,結果為示值減 去零點(diǎn)值。在模擬儀器無(wú)異議;可對使用了微機電子衡器來(lái)說(shuō),這個(gè)工作可由設計制造者去做,他們只要告訴用 戶(hù)使用者如何正確操作才能得到正確結果就可以了。
從理論上講,在一定條件下如果衡器顯示質(zhì)量值準 確可靠穩定,作為設計制造者絕對會(huì )也可以做到將用盡 可能最多位數將質(zhì)量值顯示在稱(chēng)重指示器上,或者說(shuō)將 d或6做得盡可能小。而不能顯示出來(lái)的數字只有化整 取舍部分有意義,其它的要麼不確定要麼不穩定要麼就 是干擾噪聲等都是無(wú)意義的,同時(shí)也就包括了這所有 的確定和不確定因素。而任何示值的取舍化整誤差部分 對衡器本身和設計制造者是已知的且一般小于最后位數 值一半,由于數字顯示的特殊性及其它因素的限制這部 分不能展示給用戶(hù)使用者?;诖嘶暗男拚`差 盡(4)由設計制造者來(lái)完成和實(shí)現比較容易,檢定者只做 化整前誤差£(3)工作就可以了。話(huà)說(shuō)回來(lái),&的值在 我們檢定衡器示值誤差的過(guò)程中(從零逐漸遞增到max 然后逐漸遞減到零)是否一直保持不變或耐久性誤差如 何或初始固有誤差增差如何以及零點(diǎn)與其它點(diǎn)的變化趨 勢完全同步等都值得懷疑,雖然電子衡器經(jīng)受過(guò)零點(diǎn)準 確度(±0.25e)、螺變回零(0.2e)、量程穩定性[接近最大 稱(chēng)量的誤差不得超過(guò)MP£,任意兩次測量所得誤差之間 差異的絕對值不應超過(guò)1/2檢定分度值或U2MPE絕對 值(兩者取大)]等等測試。作為衡器顯示的質(zhì)量值的實(shí) 現原理和計算方法是設計制造者自己確定的,由他們去 考慮衡器值與標準器值如何融入(例如五點(diǎn)、三點(diǎn)、兩點(diǎn) 標定其它點(diǎn)的線(xiàn)性插值法),衡器作為示重器習慣上就是 對零示重其結果與標準值差別,零點(diǎn)理解為標定零其對 測量結果的影響可忽略這是大家認同的,除非設計制造 者明確指出需考慮&的影響(若真這樣可能沒(méi)有人會(huì )喜 歡使用它)。
當然也可以采用以下建議解決化整誤差:
①非自動(dòng)衡器規定有檢定分度值e和實(shí)際分度值 A除必彡if e= d外,可以要求設計制造者必須e多5A必 須要求強制顯示一位有意義的d0
②要求設計制造者考慮的影響后再顯示。說(shuō)實(shí) 在的不論設計制造者如何設計我們可以不管,只要他們 告訴我們該計量器具的正確使用方法就行(如何得到正 確結果),作為計量監督者用我們手中的計量標準器說(shuō)話(huà) 即可,換句話(huà)說(shuō)只管結果(正確否)不管(方法)過(guò)程。
所以,數字本身的化整誤差是客觀(guān)存在的也是大家 認可的容忍的,沒(méi)必要非要讓大家去實(shí)踐驗證其存在性, 這樣做的意義有多大。退一步說(shuō)若數字衡器本身的化整 誤差真必要可由檢定人員用實(shí)驗方法按公式(3)確定,但 衡器本身設計實(shí)現計算方法誤差應由設計制造者考慮確 定公式(4)。若非要規定檢定人員或用戶(hù)操作者來(lái)完成 此工作也沒(méi)錯因為方法統一嘛,不過(guò)其操作性可行性真 不好說(shuō)。