zui大稱量150噸，分度值20公斤汽車(chē)衡稱量誤差校核的探討

概述：對(duì)于Max=150t，e＝20kg的Ⅲ 級(jí)汽車(chē)衡，其分度數(shù)n=Max/e=7500，根據(jù)GB/T7723 固定式電子衡器中 6.2.6 條的要求：對(duì)于每只稱重傳感器，稱重傳感器的zui大分度數(shù)nLC應(yīng)不大于衡器的檢定分度數(shù)n，nLC≥n。按此要求，無(wú)論使用幾只稱重傳感器，必須滿足稱重傳感器的zui大分度數(shù)nLC≥7500，意味著稱重傳感器的準(zhǔn)確度將達(dá)到C7.5。做為貿(mào)易計(jì)量的汽車(chē)衡準(zhǔn)確度為Ⅲ ，使用的稱重傳感器以C3 級(jí)zui為常見(jiàn)，目前市場(chǎng)上也確實(shí)存在這樣的需求和應(yīng)用，因此，需要加以校核、驗(yàn)證。

本次著重討論具有代表性的客戶要求，如準(zhǔn)確度為Ⅲ 的汽車(chē)衡，Max＝150t，e＝20kg，配置為 8 只 C3 級(jí) 50t 稱重傳感器。按這樣的配置，能否滿足 Max＝150t，e＝20kg 的衡器要求？以下從常溫條件下的汽車(chē)衡zui大誤差及溫度對(duì)空秤示值的影響誤差方面進(jìn)行校核。

1 衡器和稱重傳感器的計(jì)量性能要求 

1.1 根據(jù) JJG555-1996非自動(dòng)秤通用檢定規(guī)程（4.1.1、4.4.1、4.8.3.3 條）確定有關(guān)汽車(chē)衡的主要計(jì)量要求。

準(zhǔn)確度： Ⅲ

秤量：Max＝150t 

檢定分度值：e＝20kg 

zui大允許誤差：

溫度對(duì)空載示值的影響：±e/5℃＝±20kg/5℃

其它誤差這里不做討論。

1.2 JJG555-1996 非自動(dòng)秤通用檢定規(guī)程中有關(guān)稱重傳感器的要求（5.8 條）稱重傳感器的zui大秤量應(yīng)符合下述要求：Emax＞Q·Max·R/N=37.5t 

注：這里 Q 取 2，R=1，N＝8稱重傳感器的zui大分度數(shù)： JJG555中5.8.2和GB/T7723固定式電子衡器中 6.2.6條稱重傳感器zui大分度數(shù)的描述相同：對(duì)于每只稱重傳感器，稱重傳感器的zui大分度數(shù)nLC應(yīng)大于衡器的檢定分度數(shù)n， nLC≥n。要制造Max＝150t，e＝20kg的 衡器，稱重傳感器的zui大分度數(shù)應(yīng)達(dá)到nLC＝7500才能滿足要求。Ⅲ稱重傳感器的zui小檢定分度值：vmin≤e·R/N1/2 vmin≤20/81/2＝7.07kg （R=1，N=8）1.3 配置的 C3 級(jí)稱重傳感器的參數(shù)： Emax＝50000kg vmin＝5kg

2 計(jì)量性能校核

2.1 汽車(chē)衡的zui大誤差校核

在 GB/T7723 和 OIML R76 中均沒(méi)有提到多只稱重傳感器使用時(shí)對(duì)稱重傳感器的誤差要求。首先使用常見(jiàn)的 C3 級(jí)稱重傳感器校核衡器的zui大誤差。

校核條件：按理想情況下，稱重傳感器按zui大誤差來(lái)校核衡器的綜合誤差。理想情況是指載荷均勻分布在承載器上，不考慮溫度變化。

大多數(shù)衡器將稱重傳感器用于測(cè)量范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其額定量程的場(chǎng)所。稱重傳感器測(cè)量范圍（MR）規(guī)定為測(cè)量結(jié)果不會(huì)受到超出zui大允許誤差的誤差影響范圍?？梢允褂孟旅娴牡仁奖硎荆?/span> MR=Dmax- Dmin=n*ν 其中，n表示檢定分度數(shù)，ν表示稱重傳感器檢定分度值，用質(zhì)量單位表示。據(jù)此確定如下的校核方法：

將汽車(chē)衡的分段zui大秤量范圍平均分配到每只稱重傳感器，再將每只稱重傳感器的所分配的負(fù)荷按所采用的稱重傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)，計(jì)算出所屬稱量范圍，得到每只稱重傳感器在其所使用量程段的誤差。將 n 只稱重傳感器的zui大誤差求和，即為稱重傳感器的總誤差，此誤差與對(duì)應(yīng)的汽車(chē)衡分段誤差做比較。采用這種將 n 只稱重傳感器的zui大誤差簡(jiǎn)單的疊加的方法，得到的是理想情況下的極差，該計(jì)算誤差的方法，是在衡器配置的傳感器計(jì)量特性保持一致的特例條件下進(jìn)行的。

根據(jù)設(shè)定的校核條件，每個(gè)稱重傳感器的負(fù)荷均勻，則每個(gè)稱重傳感器的分得的zui大載荷為Max/N=150000/8=18750kg（這里N=8），計(jì)算每只稱重傳感器分得的zui大載荷占稱重傳感器zui大秤量的百分比為：Max/8/ Emax=150000/8/50000=37.5％，以下按C3 級(jí)校核稱重傳感器的zui大誤差。

稱重傳感器的檢定分度值：v＝50000*37.5％/3000＝6.25kg，v＞vmin。

汽車(chē)衡的允許誤差與 8 只稱重傳感器的總誤差的對(duì)比見(jiàn)表 1

表 1 中是按 8 只稱重傳感器的平均分得的zui大載荷下，累計(jì)其zui大誤差來(lái)校核衡器的zui大誤差，是按均勻載荷下稱重傳感器zui大誤差計(jì)算，實(shí)際出現(xiàn)這樣的情況雖然極少見(jiàn)，但是理論上是存在的。因此，采用 8 只 C3 級(jí)傳感器，理論上不能滿足 Max＝150t， e＝20kg 汽車(chē)衡的zui大誤差要求。以下計(jì)算采用 C4、C6 級(jí)傳感器時(shí)，在上述規(guī)定的校核條件下稱重傳感器總誤差的理論計(jì)算情況：

 C4 級(jí)傳感器，ｖ＝18750kg/4000＝4.6875kg

采用 8 只 C4 級(jí)稱重傳感器，在規(guī)定的校核條件下，仍不能滿足 Max＝150t，e＝20kg衡器的zui大誤差要求。

C6 級(jí)傳感器，ｖ＝18750kg/6000＝3.125kg

采用 8 只C6 級(jí)稱重傳感器，在規(guī)定的校核條件下，可以滿足Max＝150t，e＝20kg

衡器的zui大誤差要求，其使用的稱重傳感器的zui小檢定分度值vmin≤3.125kg。

2.2 溫度對(duì)空載示值的影響校核

溫度對(duì)零點(diǎn)載荷輸出或靈敏度的影響為稱重傳感器輸出的固定誤差百分比，不因稱重傳感器秤量使用的大小而變化。zui小檢定分度與溫度對(duì)零點(diǎn)載荷的影響有直接關(guān)系，根據(jù) JJG555 中 5.8.1.3 條的要求，當(dāng)環(huán)境溫度每差 5℃時(shí)，衡器的零點(diǎn)或零點(diǎn)附近的示值變化應(yīng)不大于 1 個(gè)檢定分度值 e。

以下對(duì)使用 C3 級(jí)稱重傳感器的汽車(chē)衡，計(jì)算溫度使用范圍內(nèi)空秤示值的影響：溫度對(duì)汽車(chē)衡的每只C3 級(jí)稱重傳感器的zui小靜負(fù)荷輸出的影響為：CM/5℃≤0.7vmin＝3.5kg，假設(shè)每只C3 級(jí)稱重傳感器的溫度對(duì)zui小靜負(fù)荷輸出的影響均取極限值，則 8只稱重傳感器溫度變化 5℃的總零點(diǎn)變化為：3.5×8=28kg=1.4e。顯然超出了汽車(chē)衡的 1個(gè)檢定分度值e（e=20kg）的要求。從溫度對(duì)空載示值的影響這項(xiàng)指標(biāo)看，C3 級(jí)傳感器制作 n＝7500 分度的衡器，存在不確定性，極易超差。若要*要求，到達(dá)每變化 5℃，衡器的顯示變化不大于1 個(gè)ｅ，反推計(jì)算可得到稱重傳感器的溫度對(duì)zui小靜負(fù)荷輸出的影響小于： e/8/5℃/Emax*106= 20kg/8/5℃/50000kg*106=10ppm/℃。若采用C6 級(jí)稱重傳感器（vmin≤3.125kg），則其溫度對(duì)zui小靜負(fù)荷輸出的影響為： 0.7vmin/5℃/Emax*106=8.7ppm/℃，可以滿足要求。

總結(jié)

以上在規(guī)定的理想條件下，探討了采用 8 只Emax＝50000kg的C3、C4、C6 級(jí)稱重傳
感器，制作Max＝150t，e＝20kg汽車(chē)衡，其zui大誤差的校核計(jì)算。計(jì)算表明只有采用C6
級(jí)的稱重傳感器，且zui小檢定分度值vmin≤3.125kg，其溫度對(duì)zui小靜負(fù)荷輸出的影響控
制在 10ppm/℃以內(nèi)，才能滿足汽車(chē)衡的zui大誤差和溫度對(duì)空載示值的影響指標(biāo)。