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电子秤计量比对中重力加速度影响分析

时间:2017-06-08 04:22:43 来源:本站 点击数:803

电子秤计量比对中,重力加速度的差异会对示值造成一定的影响,其影响量可以通过修正值反映出来。 因此在计量比对方式设计中, 必须对修正值的量值进行分析和评估, 以确定采用传递标准流转至参比实验室方式或固定地点比对方式。 文中从修正值、 传递标准的稳定性数据, 计量比对的判定等方面进行分析, 可以较好地为计量比对方式的论证提供一种技术参考。

1.引言

电子秤广泛应用于农贸市场、 商场及流动摊贩, 与人民生活密切相关。 电子秤计量是民生计量的重要组成部分, 其计量操作、误差计算关乎到计量结果的可靠性。 2014年浙江省质量技术监督局对全省范围内市、 县两级及专项授权计量检定机构开展电子秤计量比对工作, 主导实验室为浙江省计量科学研究院,参比实验室为市、县两级计量检定机构, 共计72家, 比对结果全部满意。

在对计量比对实施方案论证和比对方式选择过程中, 讨论了传递标准流转至不同参比实验室和固定地点比对的两种模式的优缺点。 考虑到参比实验室数量众多、 传递标准流转过程中不确定因素, 以及没有相关的参考案例, 本次计量比对中谨慎地选择固定地点的比对方式, 对于重力加速度不同所产生的影响量, 可通过理论加以分析。

2.修正值的理论分析

重力加速度是物体受重力作用的情况下所具有的加速度,重力加速度与测量点纬度、海拔高度有关。

g=9.80665× (1- 0.00265cos2φ)/(1+2h/R)    (1)式中: g——重力加速度;

Φ——测量点纬度;

h——海拔高度;

R——地球半径, R=6.371×106m。

电子秤是以称重传感器作为测力敏感单元,电子秤在出厂时需进行标定, 以确保其计量性能符合相应准确度等级;在销售至其他地方时,因所在地重力加速度不同, 需要对电子秤进行重新标定或修正。 OIML R76中提及到重力补偿装置的概念, 但在多数的电子秤软件设计中, 未考虑重力补偿的功能设计, 仅仅通过重新标定, 以保证计量性能准确。

重力补偿可采用设置各地重力加速度的模式,或者设定不同地区修正值的模式, 修正值主要是因为各地重力加速度不同引起, 修正值 C的计算公式如下:

计重1.jpg

式中: C——修正值;

g——使用地重力加速度;

g0——制造地重力加速度;

m0——标定砝码质量。

3 .重力加速度与修正值

以杭州为电子秤的标定地点, 选择最大秤量15kg,分度值为5g,分度数为3000的电子秤作为计量比对传递标准, 分析全省范围因重力加速度的不同,造成的修正值 C;考虑到15kg测量点的最大允许误差为1.5e,即7.5g,而通过计算得出最大修正值为-2.64g,约为最大允许误差的1/3,因此如考虑传递标准流转至不同实验室, 则必须考虑修正值。如表1所示。

计重2.jpg

4.采用修正值的衡量

4.1   比对结果判定逆向分析

对测量结果能否直接通过修正值进行处理,还应考虑计量比对中 En的计算方法和测量结果的获取。

计重3.jpg

式中: Yji——第 j个实验室上报的第 i个测量点上的测量结果;

Yri——比对试验第 i个测量点的参考

值;k——包含因子, k=2;ui——第 i个测量点上的标准不确定度。

从公式(3)可以看出, En与主导实验室和参比实验室的测量结果 Yri、 Yji,以及标准不确定度计算结果 ui有关; 在2014年浙江省电子秤计量比对中比对项目方案如下: JJG539- 1997 《数字指示秤检定规程》中规定随后检定项目,以称量测试加载进程中2000e和 Max测量点示值误差为 En值的评定依据。

从上述比对方案设计可以看出, 主导实验室和参比实验室的测量结果均为单次测。 单次测量时,还应当考虑传递标准的重复性(可以从稳定性考核数据判断)。如果重复性较小,可以直接采用修正值,如果重复性较大,则不建议直接采用修正值处理,尤其在示值误差接近最大允许误差的情况下。

4.2  传递标准稳定性考核数据

传递标准在进行稳定性考核数据如图1所示,稳定性考核时间计划在2014.3.11~2.14.4.4之间,共进行8次的测试,其中上午、下午各进行一次测试,从测试数据看,传递标准重复性测试极差最大为 0.3e, 最小为 0.0e。

传递标准(电子秤)  的重复性指标与产品质量密切相关。 在计量比对中, 通常选择品质较好的电子秤作为传递标准, 并通过稳定性考核将其中性能较好的几台选出,作为传递标准。如果计量比对在有限区域,即重力加速度影响不大,此时, 是可以考虑传递标准流转至参比实验室的比对方式。 如果比对区域较大, 重力加速度影响较大, 则不建议传递标准流转至参比实验室的比对方式, 应当采用固定地点的比对方式。

计重4.jpg

5 .结束语

201 4年浙江省电子秤计量比对中选择了固定地点比对方式, 也对传递标准流转至参比实验室的比对方式进行了分析。

(1)通过对城市纬度和海拔高度的查询,可计算出所在城市的重力加速度, 尽管与实际测量值存在一定的误差, 但可以用于修正值计算。

(2) 在分析传递标准流转至参比实验室的计量比对方式中, 必须考虑主导和参比实验室测量结果的方式,以及传递标准的稳定性数据。只有测量结果的重复性较好的情况下,才建议此种传递模式;大多情况下,电子秤计量比对,建议采用固定地点地比对方式。

(3)延伸至电子秤的国家监督抽查,因电子秤的测试项目及要求, 基本上都是单次测试, 而且在所有的测试项目中, 有一项不合格, 测试结果不确定风险。