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非自动衡器示值化整误差的探讨

时间:2018-01-02 05:27:08 来源:本站 点击数:968

概述化整误差是数字显示仪器本身显示特性局限的产物及处理规则。非自动衡器示值化整误差£及£()与示值方法误差&的智能处理角色 的分工及建议。

数字仪表与不同的传感器组合就构成用于测量某物 理化学等方面量的仪器,用约定的真值对其定度标定,通 过型式符合批准成为法制管理计量器具,授权人员对其 首检和后续检定进行法制监督管理。我们的电子衡器也 就是这样的计量器具,其数字显示结果会存在化整误差 下面我们对其进行探讨。数字仪表化整误差最早的时候 实际上就是指模数转换器ADC的量化误差(直接模数转 换的数字显示器简单型),现在发展到在此基础上加人了 微电脑这同时又引入了计算处理方法误差(数字显示器 智能型),电脑功能的强大可以处理任何的量。所以,化 整误差是数字显示器本身的特性限制的产物,是对某个 具体的数按一定规则处理后能显示的有效位数,其处理 方法与一般的数字保留多少位有效数方法一样。目前一 般按十进制数四舍五入规则处理。

1.通用数字显示仪表

通用数字显示仪表显示的最后一位数字一般都遵循 十进制数的四舍五人规则对其后面不能显示出来的尾数 或舍弃或进一来得到,或者说我们看到的最后一位数字 是设计制造者按此规则处理后的示值,这就是数字的化 (后)过程。而处理前取舍的值为多少对操作使用者是 不知的(但仪表本身内是可知的即设计制造者是知道 的),为了得到处理前的实际值(比目前显示的位数在最 后再多一位数的那个值),我们采用尽可能使用试验跳变 点的实验方法来计算得到实际值(此值与仪表本身处理 前的值可能有点差别)。由于是采用的十进制数,因此试 验跳变点所递增的量信号为显示的最后一位数1/10 这就是求数字化整(前)过程。若将通用数字显示仪表最 后一位数的步长定为d同时符合我们衡器习惯则通用 数字显示仪表的化整前值的公式为:

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2.数字称重指示器(数字衡器)

由于电子衡器使用了数字称重指示器,同时由设计 制造者自己定义绝对准确度检定分度值e以及可能有与 e相对应的实际分度值对不具备显示较小分度值(不 大于0.2e)装置的数字指示衡器,就面临化整(误差 问题。用以下跳变点的方法确定衡器化整前示值:

.对于某一确定的载荷L,记录指示值/,逐一加放相 当于1/lOe的附加砝码,直至衡器的示值明显增加了一 个分度值(/+e)附加载荷为AL加至承重器上以前, 衡器给出的化整前示值P用以下公式计竟:

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化整前值的通用公式(1)与衡器公式(2)理论上两者 是一样的(结果在估读位数上可能有点差别)。只不过示 /的读数有区别:/与各自的ed对齐。例如:e = 10g, d = 5g7K值显7K方式为 10.025kgo

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A为零点或零点附近(如10e)的计算误差。

对于化整前误差£公式(3)无异议。可检定规程定 义的化整前的修正误差&公式(4)在实际检定工作中的 具体操作l/10e标准10个准备和使用)很繁琐不方便 当然对于首检可验证化整误差,但后续就不必了要简单 点才好,该定义值得商榷。公式(4)只适合于简单型数字 显示器;对智能型此工作应该由设计制造者去完成,检定 人员只做化整前误差£(3)就可以了。

人们使用衡器习惯是先对零后称重,结果为示值减 去零点值。在模拟仪器无异议;可对使用了微机电子衡器来说,这个工作可由设计制造者去做,他们只要告诉用 户使用者如何正确操作才能得到正确结果就可以了。

从理论上讲,在一定条件下如果衡器显示质量值准 确可靠稳定,作为设计制造者绝对会也可以做到将用尽 可能最多位数将质量值显示在称重指示器上,或者说将 d或6做得尽可能小。而不能显示出来的数字只有化整 取舍部分有意义,其它的要麽不确定要麽不稳定要麽就 是干扰噪声等都是无意义的,同时也就包括了这所有 的确定和不确定因素。而任何示值的取舍化整误差部分 对衡器本身和设计制造者是已知的且一般小于最后位数 值一半,由于数字显示的特殊性及其它因素的限制这部 分不能展示给用户使用者。基于此化整前的修正误差 (4)由设计制造者来完成和实现比较容易,检定者只做 化整前误差£(3)工作就可以了。话说回来,&的值在 我们检定衡器示值误差的过程中(从零逐渐递增到max 然后逐渐递减到零)是否一直保持不变或耐久性误差如 何或初始固有误差增差如何以及零点与其它点的变化趋 势完全同步等都值得怀疑,虽然电子衡器经受过零点准 确度±0.25e)螺变回零(0.2e)量程稳定性[接近最大 称量的误差不得超过MP£,任意两次测量所得误差之间 差异的绝对值不应超过1/2检定分度值或U2MPE绝对 (两者取大)]等等测试。作为衡器显示的质量值的实 现原理和计算方法是设计制造者自己确定的,由他们去 考虑衡器值与标准器值如何融入(例如五点、三点、两点 标定其它点的线性插值法),衡器作为示重器习惯上就是 对零示重其结果与标准值差别,零点理解为标定零其对 测量结果的影响可忽略这是大家认同的,除非设计制造 者明确指出需考虑&的影响(若真这样可能没有人会喜 欢使用它)。

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当然也可以采用以下建议解决化整误差:

①非自动衡器规定有检定分度值e和实际分度值 A除必彡if e= d外,可以要求设计制造者必须e5A 须要求强制显示一位有意义的d0

②要求设计制造者考虑的影响后再显示。说实 在的不论设计制造者如何设计我们可以不管,只要他们 告诉我们该计量器具的正确使用方法就行(如何得到正 确结果,作为计量监督者用我们手中的计量标准器说话 即可,换句话说只管结果(正确否)不管(方法)过程。

所以,数字本身的化整误差是客观存在的也是大家 认可的容忍的,没必要非要让大家去实践验证其存在性 这样做的意义有多大。退一步说若数字衡器本身的化整 误差真必要可由检定人员用实验方法按公式(3)确定,但 衡器本身设计实现计算方法误差应由设计制造者考虑确 定公式(4)。若非要规定检定人员或用户操作者来完成 此工作也没错因为方法统一嘛,不过其操作性可行性真 不好说。