地磅稱重傳感器定型工作引發的對力標準機規程修改的幾點建議
通過在地磅稱重傳感器定型、樣機試驗等實際工作中碰到的問題,探討了該問題產生的原因:其檢定設備靜重式力標準機在現行檢定規程下無法取得滿足高精度稱重傳感器定型、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 兩個新級別,明確靜重式力標準裝置可以通過 A - B - A 法檢定,并以實際情況進行驗證。
0.引言
隨著科學進步和電子稱重技術的快速發展,稱重傳感器定型鑒定、樣機試驗、首次檢定以及后續檢定工作量迅猛增長。 目前,稱重傳感器定型鑒定等相關工作參照的依據為國家標準 GB / T 7551— 2008《稱重傳感器》 , 國家檢定規程 JJG 669—2003稱重傳感器》以及國際建議 OIMLR60 2000 ( 后均簡稱為 R60) 。 由于國標以及檢定規程均參照 R60修改寫成,因此 R60 對我國稱重傳感器定型鑒定等工作有指導性意義。
在 R60 中,對于稱重傳感器定型的試驗設備做了如下規定:力發生系統和用于觀測稱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)應小于被試稱重傳感器最大允許誤差(mpe)的1/ 3 倍。
以 C3 級稱重傳感器為例,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分之一。 同理可得,如果是 C6 級稱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分之五。
目前,地磅稱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足市場上逐漸增多的稱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,通過機構按預定順序自動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說,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有做出相應規定。
2.修改規程的技術支撐和理論依據
目前修改規程已經有了足夠的技術支撐和理論依據。 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量的不確定度,安裝地點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確定。 同時需用高準確度的標準測力儀與力基準機進行比對,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行規定;
加入靜重式力標準裝置 0． 002、0． 005 兩個新級別,制定相應技術指標;除按照被檢設備( 力標準機) 與計量標準器(標準測力儀) 不確定度滿足三倍關系進行檢定外,明確靜重式力標準裝置可以通過 A - B - A 法檢定(包括 0． 01 級),通過計算 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 法檢定過程中,規定選用高準確度測力儀的要求,確實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),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。 對其他機構的另外一臺標稱準確度為 0． 01 級的靜重式力標準裝置( 以 B 代稱) 進行量傳。 先在 A 機上進行測量,再在 B 機上進行測量,最后再在 A 機上進行測量。 通過下列公式,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
就目前力值發展水平來說,力標準機的準確度已經基本上滿足了其作為力值計量標準的要求。然而隨著地磅的廣泛應用,稱重傳感器行業蓬勃發展,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,這也帶動了力標準機檢測方法的研究與探討。 希望相關部門縮短規程、 規范的修改周期,以促進我國力值計量的發展。
