文章在分析了数字指示地磅的基本原理和单元电路A/D转换器的输人、输出特性的基础上，试图对数字指 示地磅称量误差检定项目的原理进行分析，并说明了理解这个检定项目是理解整个规程的关键。

1.问题的提出

国家计量检定规程规定，在计算数字指示地磅的 称量误差时，应计算其数字示值化整前的误差，而不 是计算显示值的示值误差。要计算数值示值化整前的 误差，必须先计算出数值示值化整前的示值，即相应 的模拟示值。规程虽然规定了检定方法和计算公式， 但没有解释原理，相关资料也无说明，使检定人员在 理解规程上产生困难。在数字指示衡器的多个检定项 目中，都要求进行数值示值化整前的示值（即模拟示 值）的计算。因此，有必要对数字指示地磅的相关的 概念及计算公式进行分析，以加深我们对规程的理解 程度，从而更好地执行规程。

2.数字指示地磅的基本原理

数字指示地磅是电子衡器的一种，它由称重传感 器、信号调理电路、A/D转换电路和单片机系统组 成。称重传感器（一般为电阻应变式）将非电量的物 体重量变换成电信号，经过信号调理电路的整形、滤 波、放大后，由A/D转换器变换为数字信号，经单 片机处理并显示出来。图1为原理简图。

从数字指示衡器的原理可知，理想状态下，加载 于称重传感器上的物体重量值应与传感器输出和输人 A/D转换器的模拟电压值成线性关系，假设，用一 台高精度的模拟电压表代替A/D转换器，电压表应 能显示与重量值相对应的电压值，经过换算，应能得 到该重量的模拟示值。换用A/D转换器后，连续的 电压信号将变换成离散的数字信号，由于A/D转换 器的位数有限，它只能用某一数字量代表一个输人电 压的范围值，因此，A/D转换将带来转换误差，由 A/D转换后经单片机处理并显示的数字示值与A/D 转换前相当的模拟示值间，将产生误差，该误差即为 数字示值的化整误差。

3.A/D转换器的特性和模拟示值计算方法分析

A/D转换器是将模拟信号经采样、保持、量化 并码成数字信号的电路。在量化过程中将产生量化误 差，量化误差是A/D转换器不能消除的系统误差。 图2为理想A/D转换器的输人输出特性图。

输出特性

设输人A/D转换器的最大电压值为K,量化后 的数字量为/V个，则A/D转换器能分辨的最低有效 位电压值为V/N,即A/D转换器所能分辨的最小电 压值，相当于图2中阶梯的一个梯级电压，称为 1LSB。0.5LSB即为A/D转换器的量化误差，相当 于图2中半个阶梯的梯级电压值。此时，数字输出 ~对应于（V丨±0.5LSB)的电压范围。理想状态 下，由于重量值与输人A/D转换器的电压为线性关 系，则^也同时对应了（/丨±0.5e)的重量范围， 其中，/,是由单片机将数字量~进行标度变换和显 示处理后的数字示值，e为衡器能分辨的最小重量 值，即显示分度值，对应了 A/D转换的分辨率 1LSB。可以看到，加载于衡器上的（/1±0.5e)范 围内的重量都将显示为/,,若将/,增加0.5e的重 量，则衡器必然在/,的基础上多显示一个分度值e。 设相应的模拟示值为匕，必然在（/丨±0.5e)的重量范围以内，为了求出P,，可以给&附加重量 Am,使衡器正好在原来显示的基础上多显示一 个分度e，其效果应等同于在的基础上增加一个 0.5e的重量，此时，（& + Am)应等于U, + 0.5e),其中，Am是使/,正好增加显示分度值所附 加的最小重量值。模拟示值应等于（/1+0.5e- Am)0

4.称量误差的计算

以上分析并导出了数字指示地磅理想状态下的模 拟示值A的求法，实际上，数字指示衡器的电路不 可能做到完全线性化，总会存在各种非线性的系统误 差，有的误差能用软件修正，有的不能。在数字指示 地磅称量性能测试这一检定项目时，规程规定了用标 准怯码来检定衡器系统的称量误差，方法是在秤盘上 加放标准怯码m,显示为/，再逐一加放0.1 e的标 准小砝码，使显示在/的基础上闪变为（/+e)这 个示值，记下所有附加砝码的和Am，用（/ + 0.5e -Am-m-E0)计算该称量的称量误差，其中，E0 为零点的称量误差，也应用上面的闪变点方法来确 定。下面以一个计算示例说明：

例：有一台电子天平，最大称量为20kg，e = d = 0.1g, E0 = Q,在称盘上加2_g (即m值）的 标准眩码，指示值/ = 2_. lg，逐一加放O.Olg的 标准小砝码，当加到0.05g (即Am)时，指示值闪 变为2_.28。则该点的称量误差为（20000.1 +

5 x 0.1 -0.05 - 20000 - 0) g,即 0.1go 5结束语

我国现行制定的衡器检定规程参照了国际法制计 量组织76号国际建议（OIMLR76)《非自动衡童仪 器》，R76国际建议中的数字指示衡器包括数字指示 秤和数字指示天平（电子天平)。由于数字指示秤的 检定分度值e与实际分度值相等，若无指示较小分度 值（不大于0.2e)的秤，应采用本文所述的闪变点 方法来确定化整前的示值，对于数字指示天平，当实 际分度值大于1/5检定分度值e时，才对天平的示值 的化整误差进行修正。所以，并非所有的数字指示衡 器都要按本文所述的方法进行称量误差计算，而直接 用数字指示值减去标准砝码值来计算称量误差，在实 际检定工作中应注意区分。