通过在地磅称重传感器定型、样机试验等实际工作中碰到的问题,探讨了该问题产生的原因:其检定设备静重式力标准机在现行检定规程下无法取得满足高精度称重传感器定型、样机试验工作所需的等级。 因此,建议修改力标准机检定规程,在目前静重式力标准机等级基础上加入 0． 002、0． 005 两个新级别,明确静重式力标准装置可以通过 A - B - A 法检定,并以实际情况进行验证。

0.引言

随着科学进步和电子称重技术的快速发展,称重传感器定型鉴定、样机试验、首次检定以及后续检定工作量迅猛增长。 目前,称重传感器定型鉴定等相关工作参照的依据为国家标准 GB / T 7551— 2008《称重传感器》 , 国家检定规程 JJG 669—2003《称重传感器》以及国际建议 OIMLR60 2000 ( 后均简称为 R60) 。 由于国标以及检定规程均参照 R60修改写成,因此 R60 对我国称重传感器定型鉴定等工作有指导性意义。

在 R60 中,对于地磅称重传感器定型的试验设备做了如下规定:力发生系统和用于观测称重传感器输出的指示仪表的相对扩展不确定度 U(覆盖因子 k =2)应小于被试称重传感器最大允许误差(mpe)的1/ 3 倍。

以 C3 级称重传感器为例,最大检定分度数为3000,在 2000 到 3000 的分度数范围内, 其允差为 PLC × 1． 5ν,取 PLC = 0． 7,允差即为量程的 0． 00035,按照三倍关系,检定 C3 级别传感器所需要的计量标准器的不确定度应不大于万分之一。 同理可得,如果是 C6 级称重传感器则要求检定的计量标准器不确定度应不大于十万分之五。

目前,称重传感器定型的主要设备为力标准机,且由于其准确度以及加载时间等限制,基本上以静重式力标准机为主。 国内计量与检测机构为满足市场上逐渐增多的称重传感器定型鉴定等工作,研制或购置了大量的高准确度静重式力标准机,对于静重式力标准机的检定、定级工作量也逐渐增加。

1.目前现状以及修改规程的理由

静重式力标准机是以砝码的重力作为标准负荷,通过机构按预定顺序自动平稳地把负荷直接施加到被测测力仪的力标准机。 在现行的 JJG 734— 2001《 力标准机》 检定规程中,对静重式力标准机的定级最高仅到 0． 01 级。 而通过对静重式力标准机定义的理解,静重式力标准机的准确度主要取决于砝码的准确度。 砝码准确度在目前水平来说,远远可以超出规程规定的相对扩展不确定度( 包含因子 k = 3)不大于其标称值的 0． 003% 的要求。 因此,更高准确度的静重式力标准机是完全可以实现的。而对于这些高于 0． 01 级的静重式力标准机如何定级? 目前的检定规程并没有做出相应规定。

2.修改规程的技术支撑和理论依据

目前修改规程已经有了足够的技术支撑和理论依据。 在 JJG2045—2010《 力值( ≤1MN) 计量器

具检定系统表》 中,静重式力标准装置同静重式力基准机一样规定了 0． 002、0． 005、0． 01 三个等级,并且明确规定其力值相对扩展不确定度确定方法同静重式力基准机。 即其力值不确定度取决于砝码质量的不确定度,安装地点重力加速度的测量不确定度,砝码和空气密度的测量不确定度,砝码的稳定性、加卸方式及器具的结构来确定。 同时需用高准确度的标准测力仪与力基准机进行比对,并在附录中给出评定系数 En 的计算公式。

3.建议在力标准机规程中做如下修改或新增

1) 对于不同准确度等级的静重式力标准机砝码准确度分别进行规定;

加入静重式力标准装置 0． 002、0． 005 两个新级别,制定相应技术指标;

除按照被检设备( 力标准机) 与计量标准器(标准测力仪) 不确定度满足三倍关系进行检定外,明确静重式力标准装置可以通过 A - B - A 法检定(包括 0． 01 级),通过计算 En 判定两台静重式力标准机的不确定度是否在允许范围内;

静重式力标准装置在 A - B - A 法检定过程中,规定选用高准确度测力仪的要求,确实保证该方法的可操作性。

4.举例 A-B-A 法

以笔者所在单位为例,目前有一台 100kg 静重式力标准机( 以 A 代称),两只综合准确度达到0． 01 级的标准测力仪及数表, 测量范围分别为 10 ~ 100N,100 ~ 1000N。 静重式力标准机通过检定达到

0． 01 级准确度,标准测力仪有在有效期内的检定证书。 对其他机构的另外一台标称准确度为 0． 01 级的静重式力标准装置( 以 B 代称) 进行量传。 先在 A 机上进行测量,再在 B 机上进行测量,最后再在 A 机上进行测量。 通过下列公式,计算 En :

上两次测量数据的平均值;xBmean 为力标准机 B 上测

量数据;Uc,A ,Uc,B 分别为力标准机 A 和 B 上测量结果的扩展不确定度。

如果经过计算 En 小于 1,那么应该可以评定力标准机 B 也满足 0． 01 级。

5.结束语

就目前力值发展水平来说,力标准机的准确度已经基本上满足了其作为力值计量标准的要求。然而随着衡器的广泛应用,称重传感器行业蓬勃发展,使得对力标准机尤其是静重式力标准机提出了更高的要求,这也带动了力标准机检测方法的研究与探讨。 希望相关部门缩短规程、 规范的修改周期,以促进我国力值计量的发展。