地磅稱(chēng)重傳感器定型工作引發(fā)的對力標準機規程修改的幾點(diǎn)建議

通過(guò)在地磅稱(chēng)重傳感器定型、樣機試驗等實(shí)際工作中碰到的問(wèn)題,探討了該問(wèn)題產(chǎn)生的原因:其檢定設備靜重式力標準機在現行檢定規程下無(wú)法取得滿(mǎn)足高精度稱(chēng)重傳感器定型、樣機試驗工作所需的等級。 因此,建議修改力標準機檢定規程,在目前靜重式力標準機等級基礎上加入 0． 002、0． 005 兩個(gè)新級別,明確靜重式力標準裝置可以通過(guò) A - B - A 法檢定,并以實(shí)際情況進(jìn)行驗證。

0.引言

隨著(zhù)科學(xué)進(jìn)步和電子稱(chēng)重技術(shù)的快速發(fā)展,稱(chēng)重傳感器定型鑒定、樣機試驗、首次檢定以及后續檢定工作量迅猛增長(cháng)。 目前,稱(chēng)重傳感器定型鑒定等相關(guān)工作參照的依據為國家標準 GB / T 7551— 2008《稱(chēng)重傳感器》 , 國家檢定規程 JJG 669—2003稱(chēng)重傳感器》以及國際建議 OIMLR60 2000 ( 后均簡(jiǎn)稱(chēng)為 R60) 。 由于國標以及檢定規程均參照 R60修改寫(xiě)成,因此 R60 對我國稱(chēng)重傳感器定型鑒定等工作有指導性意義。

在 R60 中,對于稱(chēng)重傳感器定型的試驗設備做了如下規定:力發(fā)生系統和用于觀(guān)測稱(chēng)重傳感器輸出的指示儀表的相對擴展不確定度 U(覆蓋因子 k =2)應小于被試稱(chēng)重傳感器最大允許誤差(mpe)的1/ 3 倍。

以 C3 級稱(chēng)重傳感器為例,最大檢定分度數為3000,在 2000 到 3000 的分度數范圍內, 其允差為 PLC × 1． 5ν,取 PLC = 0． 7,允差即為量程的 0． 00035,按照三倍關(guān)系,檢定 C3 級別傳感器所需要的計量標準器的不確定度應不大于萬(wàn)分之一。 同理可得,如果是 C6 級稱(chēng)重傳感器則要求檢定的計量標準器不確定度應不大于十萬(wàn)分之五。

目前,地磅稱(chēng)重傳感器定型的主要設備為力標準機,且由于其準確度以及加載時(shí)間等限制,基本上以靜重式力標準機為主。 國內計量與檢測機構為滿(mǎn)足市場(chǎng)上逐漸增多的稱(chēng)重傳感器定型鑒定等工作,研制或購置了大量的高準確度靜重式力標準機,對于靜重式力標準機的檢定、定級工作量也逐漸增加。

1.目前現狀以及修改規程的理由

靜重式力標準機是以砝碼的重力作為標準負荷,通過(guò)機構按預定順序自動(dòng)平穩地把負荷直接施加到被測測力儀的力標準機。 在現行的 JJG 734— 2001《 力標準機》 檢定規程中,對靜重式力標準機的定級最高僅到 0． 01 級。 而通過(guò)對靜重式力標準機定義的理解,靜重式力標準機的準確度主要取決于砝碼的準確度。 砝碼準確度在目前水平來(lái)說(shuō),遠遠可以超出規程規定的相對擴展不確定度( 包含因子 k = 3)不大于其標稱(chēng)值的 0． 003% 的要求。 因此,更高準確度的靜重式力標準機是完全可以實(shí)現的。而對于這些高于 0． 01 級的靜重式力標準機如何定級? 目前的檢定規程并沒(méi)有做出相應規定。

2.修改規程的技術(shù)支撐和理論依據

目前修改規程已經(jīng)有了足夠的技術(shù)支撐和理論依據。 在 JJG 2045—2010《 力值( ≤1MN) 計量器具檢定系統表》 中,靜重式力標準裝置同靜重式力基準機一樣規定了 0． 002、0． 005、0． 01 三個(gè)等級,并且明確規定其力值相對擴展不確定度確定方法同靜重式力基準機。 即其力值不確定度取決于砝碼質(zhì)量的不確定度,安裝地點(diǎn)重力加速度的測量不確定度,砝碼和空氣密度的測量不確定度,砝碼的穩定性、加卸方式及器具的結構來(lái)確定。 同時(shí)需用高準確度的標準測力儀與力基準機進(jìn)行比對,并在附錄中給出評定系數 En 的計算公式。

3.建議在力標準機規程中做如下修改或新增

1) 對于不同準確度等級的靜重式力標準機砝碼準確度分別進(jìn)行規定;

加入靜重式力標準裝置 0． 002、0． 005 兩個(gè)新級別,制定相應技術(shù)指標;除按照被檢設備( 力標準機) 與計量標準器(標準測力儀) 不確定度滿(mǎn)足三倍關(guān)系進(jìn)行檢定外,明確靜重式力標準裝置可以通過(guò) A - B - A 法檢定(包括 0． 01 級),通過(guò)計算 En 判定兩臺靜重式力標準機的不確定度是否在允許范圍內;靜重式力標準裝置在 A - B - A 法檢定過(guò)程中,規定選用高準確度測力儀的要求,確實(shí)保證該方法的可操作性。

4.舉例 A-B-A 法

以筆者所在單位為例,目前有一臺 100kg 靜重式力標準機( 以 A 代稱(chēng)),兩只綜合準確度達到0． 01 級的標準測力儀及數表, 測量范圍分別為 10 ~ 100N,100 ~ 1000N。 靜重式力標準機通過(guò)檢定達到0． 01 級準確度,標準測力儀有在有效期內的檢定證書(shū)。 對其他機構的另外一臺標稱(chēng)準確度為 0． 01 級的靜重式力標準裝置( 以 B 代稱(chēng)) 進(jìn)行量傳。 先在 A 機上進(jìn)行測量,再在 B 機上進(jìn)行測量,最后再在 A 機上進(jìn)行測量。 通過(guò)下列公式,計算 En :

上兩次測量數據的平均值;xBmean 為力標準機 B 上測

5.結束語(yǔ)

就目前力值發(fā)展水平來(lái)說(shuō),力標準機的準確度已經(jīng)基本上滿(mǎn)足了其作為力值計量標準的要求。然而隨著(zhù)地磅的廣泛應用,稱(chēng)重傳感器行業(yè)蓬勃發(fā)展,使得對力標準機尤其是靜重式力標準機提出了更高的要求,這也帶動(dòng)了力標準機檢測方法的研究與探討。 希望相關(guān)部門(mén)縮短規程、 規范的修改周期,以促進(jìn)我國力值計量的發(fā)展。