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论地磅检定中实现“标准砝码的替代”之关键

编辑:先悦  发布时间:2016-05-05 11:28  浏览次数:
摘要:由于地磅的秤量不断的扩展,实际工作中工作量较大或者实现较困难。“标准砝码的替代”就是利用恒定物代替砝码实现地磅的检定。本文按照地磅相关规程的规定结合误差分析,提出了如何更合理的实现“标准砝码的替代”在地磅检定的运用。

地磅检定中实现标准砝码的替代之关键

由于地磅的秤量不断的扩展,实际工作中工作量较大或者实现较困难标准砝码的替代就是利用恒定物代替砝码实现地磅的检定本文按照地磅相关规程的规定结合误差分析,提出了如何更合理的实现标准砝码的替代地磅检定的运用

质量是物体所含物质的多少,是世界万物发展变化的根本研究世界就离不开对物质的研究,对质量进行计量也就成了最基本的科学研究之一因此质量的计量单位就成了国际单位制中七个最基本的单位之一千克

千克:用铂铱合金 (10%Ir  90%Pt) 制成一个高度和直径都是 39mm 的圆柱体,在 1819 年国际计量大会上批准为国际千克原器千克是最后一个通过人造物质,而不是基本物理属性定义的重要标准,国际千克原器是当今千克的标准在国际单位制里,除了 千克 ,其余 6 个单位安培摩尔等都不是以物体来定义的,质量是唯一一个以物体来定义的国际单位相比其他基本单位,质量标准在量值传递中给人们带来了诸多不便

最初,由于地磅计量范围相对较小,利用标准砝码对地磅进行检定相对容易但是,随着近

现代人类社会的快速发展,地磅的量限不断扩大,到目前 1000000kg 100t) 的地磅变成非常普遍用标准砝码对地磅进行计量检定,也就很麻烦人们一直试图寻找其他可以代替标准砝码的方法以期达到检定衡器的目的,比如使用较少的砝码配合反力架利用大力值高精度的传感器等等然而受到质量本身精度的限制,尚不能达到替代标准砝码对地磅进行检定的目的.

为了解决这个难题,JJG 555- 1996 非自动秤通用检定规程 4.6.2 条款提出了标准砝码的替代的方法规定:当被测试秤最大秤量大于 1t时,可使用其他恒定载荷替代标准砝码地磅进行检定这就明确了使用其他恒定载荷的方法代替标准砝码对地磅进行检定的方向我们就应该充分利用好这一规定

但是如何使用好此方法,实际应用中却存在模糊的认识误区.JJG555-19964.6.2条款指出“当被测试称量最大秤量大于1t时,可使用其他恒定载荷替代标准砝码,前提是至少具备1t标准砝码,或是最大秤量50%的标准砝码,两者中应取其最大者。在以下条件下,标准砝码的数量可以减少,而不是最大秤量的50%。若重复性误差不大于0.3e,可减少至最大秤量的35%

若重复性误差不大于0.2e,可减少至最大秤量的20%。重复性误差是将约为最大秤量50%的砝码,在承载器上施加三次来确定的。这一款的出现,使得实施替代法变得非常复杂。

第一个问题是标准砝码的准备量。标准砝码的替代应该是基于在大秤量的地磅检定中,标准砝码的准备量可以大幅度减少才更有实际意义

如果需要准备的标准砝码与地磅需要检定的量程相差不多,按 462 的要求利用标准砝码的替代去检定地磅也就失去了替代标准砝码的意义。

地磅首次检定只有一次,更多的是随后检定。在 JJG 539- 97 《数字指示秤检定规程》、

JJG 13- 1997 模拟指示秤检定规程》、JJG 14- 1997《非自行指示秤检定规程》 6.1 条款中随后检定中均给出其中,称量测试可根据实际使用情况,如果不测试至最大秤量,至少测试至 2/3 最大秤量的字样。这也就是说除首次检定外,随后的检定可以检定到最大满量程的 2/3 即可。

但是,“JJG 555- 1996”4.6.2 条款指出重复性误差是将约为最大秤量 50%的砝码,在承载器上施加 3 次来确定的。这样问题就来了。

一台地磅的重复性不是一成不变的在实际使用中,随着各种因素的变化,一般重复性都在变化,规程也就规定每次检定都需要重新进行重复性检定。在使用标准砝码的替代时是无法利用上周期的重复性结论的。同时我们知道重复性一定是建立在计量准确性之上的。既然需要使用 50%的标准砝码来做重复性,那距离 67%的最大秤量也就相差不远了。这样替代的意义就大打折扣了,标准砝码的替代实际操作起来意义不大。

第二个问题是标准砝码的替代的量的减少。“JJG 555- 1996”4.6.2 条款也指出:在以下条

件下,标准砝码的数量可以减少,而不是最大秤量的 50%。若重复性误差不大于 0.3e,可减少至最大秤量的 35%。若重复性误差不大于 0.2e,可减少至最大秤量的 20%。重复性误差是将约为最大秤量 50%的砝码这也存在一个问题,现场都已经用最大秤量 50%的砝码去做重复性了,还谈什么标准砝码的数量可以减少

第三个问题,重复性测试与标准砝码的替代的关系“JJG 555- 1996”4.5.1 条款重复性指出对同一载荷,多次称量所得结果之差,应不大于该秤量的最大允许误差的绝对值 11.4.9 条款重复性测试指出:进行两组测试,分别在约1/2 最大秤量和接近最大秤量。这里的重复性是对地磅整体性能进行评定的一个重要指标。这个结论与标准砝码的替代里所引用的重复性具有不同的含义。前者是对地磅进行检定时一个必要的测试及评价或结论;后者是利用重复性的优劣决定能否进行标准砝码的替代。由 11.4.9 条款重复性测试得出来的重复性数据不等于替代点的重复性状态。因为重复性数据与地磅的量程没有严格的线性关系,尽管目前大部分地磅的性能很好。

因此笔者认为,需要明确重复性指标在标准砝码的替代的作用是什么?如何利用重复性

指标决定标准砝码的准备量。

我们知道标准砝码的替代这一过程能否顺利实现,关键是要看由此过程进行的地磅检定

应等效于仅使用标准砝码的过程,也就是说并不会因方法的改变而对地磅的精度等级评定受到影响。因此,误差分析才是这一过程顺利完成的关键所在。

在我们检定过程中,受检仪器的综合误差大致是标准物的误差、读数误差以及测试方法误差等的叠加结果。

下面分析一下地磅检定误差是如何合成的。首先,在地磅检定过程中我们会认为有 E 

=0.1e 的读数误差。

其次,标准砝码的误差。3 级秤的分度数基本是 n=3000 左右。500e  2000e,是允差台阶转换点。相对误差比较严格,且是检定规程规定必检点。另外 2/3 最大秤量基本和 2000e 重合或小于2000e。因此 500e 称量点至关重要。我们以此点进行分析。

“JJG 555- 1996”4.6 条款要求检定秤用的标准砝码的误差,应不大于秤相应秤量最大允许误

差的 1/3”。我们先来看看一般用的标准砝码的累计误差是多少?

地磅检定用的标准砝码基本是 M1M12 两个等级。

 5t 的电子台 秤为例, Max=5t e=2kgn=2500500e=1t,为最大秤量的 20%,允许误差是±500e=1t,为最大秤量的 20%,允许误差是±0.5e= ±1000g。 此 时 标 准 砝 码 的 总 误 差 为50g=0.025e,仅为允许误差的 1/20,远优于 1/3 标准 6 倍,标准砝码的误差基本可以忽略不计。

 10t 的电子台秤为例, Max=10t e=5kgn=2000500e=2.5t,为最大秤量的 25% ,允许误差是 ±0.5e= ±2500g。此时标准砝码的总误差为125g=0.025e,仅为允许误差的 1/20,远优于 1/3标准 6 倍。,标准砝码的误差基本可以忽略不计。

上述两台秤,使用恒定物替代必须要考虑与标准砝码替换后的重复性问题。扣除读数误差

0.1e 0.5e- 0.1e- 0.025e=0.375e,因此留给重复性误差的空间不大于 0.375e,如表 1 所示。

 100t 地磅 为 例 , Max=100te=50kgn=2000500e=25t,为最大秤量的 25%,允许误差是±0.5e=±25kg。此时标准砝码的总误差为 2.5kg=0.05e,仅为允许误差的 1/10,远优于 1/3 标准 3 倍。标准砝码的误差基本可以忽略不计。

100t 地磅使用恒定物替代必须要考虑与标准砝码替换后的重复性问题。扣除读数误差

0.1e0.5e- 0.1e- 0.05e=0.35e,因此留给重复性误差的空间不大于 0.35e,如表 2 所示。

再次,标准砝码的替代能否顺利进行,应以标准砝码的替代地磅检定能否满足误

差理论是其唯一的标准。“JJG 555- 1996”4.6 条款砝码指出检定秤用的标准砝码的误差,应不大于秤相应称量最大允许误差的1/3”。如何操作替代法去进行地磅检定,这是问题的关键。

按照上面的分析来看,由于地磅本身重复性指标的不确定性,如果进行标准砝码的替代

引进了方法误差,故需要在替换点进行重复性检定,来决定标准砝码的替代这一过程能否完成。由于替代物在本次替代中要替换标准砝码并延续到以后秤量的检定中,因此在替换过程中重复性误差也必然叠加到标准物当中去。

 

替换前标准物的误差为 E ,替换点重复性误

差为 E ,那么替换后充当标准物的误差 E ,则

E  =E  +E   E  j=E  i+E  i j=i+1i=12

这就是一种辩证的关系减少了标准砝码的

使用量必然会以损失某种性能为代价标准

砝码的替代过程中,由于重复性的存在,使得

标准物的误差加大了当然对由于经过替代后所

形成的标准物 (包含标准砝码和恒定物) 的误差

不能用“JJG 555- 1996”4.6 条款来限制因为恒

定物不是标准砝码而仅是替代物

 

 

 

经过多年的实践经验,笔者总结出利用标准砝码的替代地磅进行检定可按下列步骤进行:第一步,利用现场所能利用的标准砝码,对地磅进行计量准确性测试;

 

第二步,如果计量准确性满足允差要求,即可对现场标准砝码所能达到的秤量点进行重复性测试,并记录为 E计算 E  =E  +E ,如果E+E ≤mpe  Ec+E ≤mpe,可继续进行下一秤量的检定,否则替代法不能进行; (E:测量误差;Ec:修正误差)

 

第三步,利用公式 E  j=E  i+E  i j=i+1i=12…),可反复进行标准砝码的替代直至计量准确性检定程序完成

 

在上述过程中,可同时进行规程规定的其他项目的检定

由此可以看出:在标准砝码的替代实施过程中,砝码的准备量降低了,给用户及检测部门提供方便但同时对受检地磅的性能提出了比较严苛的要求不仅要求重复性要好,而且替代点的误差也受到了限制并且由于需多次测试重复性性能,导致装卸标准砝码的工作量增加了但是,事情就是这样,一方面的简化,必然是以另外方面的复杂为代价

以上就是笔者对实施标准砝码的替代的一点认识,仅供大家参考

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