本文从国际地磅产品合杈评定的角度,阐述了 OIML国际 建议R76温度、温度作用下零点示值的变化的要求、试验程序和相关专业基 础知识。指出了当前我国地磅标准、技术法规在该项目上与国际先进标准的差 异,并对其原因做出一定的分析,提出了一些建议。
―、问题的提出
在对被测量进行测量的过程中,必须考虑其影 响量的作用和影响,对其在整个测量过程中的效应, 通过检验,试验和理论做出评估。这也就形成了测量 不确定度的分析和评价。
衡器,包括模块——称重显示控制器、称重传感 器、连接件等L在称量过程中,自然也受到许多影响 和干扰因素的作用,其中温度就是最重要的影响量 之~'。
从物理原理上很好做出解释和理解。
自然界的物质、物体和现象在温度的作用下都 会产生明显或不明显的变化,从而引起自身特性的量或质的变异。
称重显示器的温度漂移多数主要取决于其弹性 元件材料的温度漂移。比如说,温度每变化loot钢 的弹性模量就改变大约3%。由此可以看出,与温度 有关的修正环节能大大的减少这种偏差。另外,称重 传感器还要进行零点温度补偿。
温度对称重显示控制器放大因数(VSI/pv) 的绝对准确度影响很大。称重显示器的阻抗、激励电 源的形式、标称值和不确定度、连接件中的热电动 势、电压测量装置的不确定度、输人信号值(pv)、 溯源性、重复性和稳定性等都随温度的变化而做不 同程度的变化。正是这种温度作用下以上诸因素变化的综合效应,使放大器产生了漂移和变化,影响到 称重显示器控制器和衡器的正常工作。
因此,试验和评估温度影响下衡器及其模块 称重显示控制器、称重传感器、连接件的计量性能,是国内外对自动衡器与自动衡器评定的重要 内容。
本文的意图是,在阐述国际法制计量组织 (OIML)的规定和要求的基础上,就目前我国衡器 的标准、技术法规的相应规定内容,特别是实际的操 作情况做些对比分析,以澄清和统一对OIML R76 及各种自动衡器的国际建议的理解和认识,为我国 加入WTO,衡器产品合格评定工作与国际先进水平 接轨做点工作。
二、国际地磅技术法规的阐述
国际地磅技术法规对温度做出了二项根本性的 要求:温度和温度对空载示值的影响。其中温度的规 定又分二种情况:
a )法定温度界限(Prescribed temperature Lim-its )
-10℃~+40℃)
B)特种温度界限(Special temperature Limits )
I级衡器温度鼻限至少为5℃
II级衡器温度界限至少15℃
III级和级衡器温度界限的范围至少为30°C
温度界限的起始和终止点不做硬性规定,由设 计和制造者以及顾客要求设定。
以上规定相当全面周详。在法定要求的基础上, 涵盖了各种不同使用要求条件,从而大大加强了该 国际衡器标准、技术法规的兼容性。
单纯提出要求,国际建议还认为远远不够。在该 计量要求的基础上,提出了强制性的试验程序,旨在 提供标准化的要求,以使用统一的和可溯源的方法 来评定衡器的计量特性和技术特性。
温度的测量程序是,在大气条件下,将被测衡器 (EUT)置于规定温度的恒定(constant)温度中,当 被测衡器达到稳定温度后,保持二小时,这里的“恒 定”系指在测试期间所记录下的最大温差,不超过地磅额定温度范围的1/5,且又不大于51,蠕变测 试时不大于2°C,温度的变化率,每小时不超过5℃。
要求分别在’指定标准温度下(通常为20°C,对 ①级衡器,则为规定温度界限的平均值);指定的高温处;指定的低温处;如果低温低于-10℃ ,则在 5℃,指定的标准温度处进行加载和卸载的称量测试。
对于I级衡器,大气压力的变化必须做定量考虑。
除非厂家有规定,否则试验过程中的绝对湿度 不应超过20g/m3。
温度对空载示值影响的试验程序。该试验可以 与上述“温度试验”结合起来完成,当然亦可以单独 做。对每相邻的温度,需计算①级衡器每代的误 差变化,其它准确度等级计算每5$的误差变化。进 行该试验,不需要施加预载荷,如果衡器具备自动置 零或零点跟踪功能,则需处于非工作状态。上述二个 温度方面的试验程序曲线图如下:
三、存在的问题
目前,我国地磅温度影响量下称量性能的计量 技术要求、试验及评价,与国际建议和发达国家标 准、技术法规要求之间尚存在一些差异。主要表现在 标准和技术法规的相应要求与实际操作二个方面。
标准、技术法规方面。我国衡器的标准和技术法 规对温度和温度作用下的零点示值变化,在采纳国 际建议或国外先进标准时,往往只注意了对其计量 性能和技术指标的要求,而忽视了看来是枝节辅助 规定,遗漏不少重要条款。例如,每个影响量产生的 误差的确认,应在评价一个影响因子,如温度的影响 效果时,其它所有的影响因子应保持相对恒定,即接 近于正常值。正如本文第二部分所述,国际建议进行 温度和温度作用下零点示值的变化试验程序,强调 试验时大气的绝对湿度不应超过20g/m3;和对I级衡器,大气压力的变化定量考虑,我国的某些衡器 标准、技术法规往往忽略。另外,我国有的地磅标准和技术法规没有将计量、技术要求及相应测试程序 的关系区分开来,往往只做出计量和技术的规定,没 有全面严格的对测试程序进行拟定。使按该标准和 技术法规评价衡器难以达到统一、溯源和一致的要 求。
实际操作方面,由于标准和技术法规要求得不 够全面和系统、试验人员经验和责任心、试验管理控 制诸方面的疏漏,在进行温度和温度作用下零点示 值的变化试验时,往往不注意:
--恒定温度的含义是什么,因而记录表格上 没有相应的记录;
——升温和降温的期间,温度的变化速率不得 大于lt/min,亦缺少这方面的记载;
自动置零和零点跟踪功能所处的状态,及相应的操作、数据计算方法;
——温度对空载示值影响的读数与预加载的关系。
——只进行试验开始时的标准温度(201)的 试验,对结束时标准温度(20°C )不做,没有完整的 履行上述的试验程序曲线;
——没有按上图曲线上每个操作点的要求进 行。例如:只进行一次零点读数,不预加载,不进行稳 定温度下的时间保持等;
——上图试验程序曲线过程中,被测地磅 (EUT)数次开机、关机;
——完成上图试验程序曲线过程中,被测地磅 (EUT)数次被调整;
我国温度试验还大量存在这样一个普遍现象, 设备的功能不能完成温度影响量下对地磅称量性能 测试施加各种载荷的基本操作,在某一技术法规要 求的稳定温度进行称量性能测试需打开温度箱、室 的门方能进行。由于温度箱内外温差较大,温度冲击 现象在所难免,这样就很难达到测试环境的稳定,即 测试期间的最大温差不能超过衡器额定温度范围的 1/5,且不大于5℃,螺变测试下不大于2°C,温度的变 化率,每小时不超过5°C。
解决这一问题,当然从设备上进行改造最好,这 就需要投一部分资金。其次将衡器及其模块——称量 显示控制器调整到能够显示较小分度值(Indication
with a scale interval Smaller than e ) 不倉旨大于
l/5e0例如,一台测量范围为24mv的称量显示控制 器,最大检定分度数为6000VSI,则对其线性度进行 测试的显示数字间隔为24mV/6000VSI=4pV/VIS。如 果该显示器能够显示不大于1/5x4)^ v/VIS=0.8 |jlv/ VIS,即可用该装置来确定其测量误差。
如果上述二种方法均不能奏效,只能打开温度 箱、室门进行操作,那必须在试验报告中注明,以便 进行试验复现和相互认可时注意和承认。
加人WT0后,我国决定建立质检科技体系。其 中重要的组成部分就是现代的认证认可体系。这就 给我们对世界上使用最广泛的测量仪器——地磅的 评定提出了攻关目标。在地磅标准、技术法规的内容 和试验的操作上全面、系统的与国际建议接轨,牢牢 把握国际地磅产品合格评定的原则——统一的计量 和技术要求,适用于由政府进行计量控制;依据标准 化的要求和测试程序,用一致的可溯源的方法,来评 定地磅的计量特性和技术特性。