論汽車衡檢定中實(shí)現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”之關(guān)鍵
由于汽車衡的秤量不斷的擴(kuò)展,實(shí)際工作中工作量較大或者實(shí)現(xiàn)較困難。“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”就是利用恒定物代替砝碼實(shí)現(xiàn)地磅的檢定。本文按照汽車衡相關(guān)規(guī)程的規(guī)定結(jié)合誤差分析,提出了如何更合理的實(shí)現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”在汽車衡檢定的運(yùn)用。
質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少,是世界萬物發(fā)展變化的根本。研究世界就離不開對物質(zhì)的研究,對質(zhì)量進(jìn)行計量也就成了最基本的科學(xué)研究之一。因此質(zhì)量的計量單位就成了國際單位制中七個最基本的單位之一—千克。
千克:用鉑銥合金 (10%Ir 加 90%Pt) 制成一個高度和直徑都是 39mm 的圓柱體,在 1819 年國際計量大會上批準(zhǔn)為國際千克原器。千克是最后一個通過人造物質(zhì),而不是基本物理屬性定義的重要標(biāo)準(zhǔn),國際千克原器是當(dāng)今千克的標(biāo)準(zhǔn)。在國際單位制里,除了 “千克 ”,其余 6 個單位“米”、“秒”、“安培”、“摩爾”等都不是以物體來定義的,質(zhì)量是唯一一個以物體來定義的國際單位。相比其他基本單位,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在量值傳遞中給人們帶來了諸多不便。
最初,由于汽車衡計量范圍相對較小,利用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對汽車衡進(jìn)行檢定相對容易。但是,隨著近現(xiàn)代人類社會的快速發(fā)展,地磅的量限不斷擴(kuò)大,到目前 1000000kg (100t) 的汽車衡變成非常普遍。用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對汽車衡進(jìn)行計量檢定,也就很麻煩。人們一直試圖尋找其他可以代替標(biāo)準(zhǔn)砝碼的方法以期達(dá)到檢定汽車衡的目的,比如使用較少的砝碼配合反力架、利用大力值高精度的傳感器等等。然而受到質(zhì)量本身精度的限制,尚不能達(dá)到替代標(biāo)準(zhǔn)砝碼對汽車衡進(jìn)行檢定的目的.
為了解決這個難題,JJG 555- 1996 《非自動秤通用檢定規(guī)程》 4.6.2 條款提出了“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”的方法。規(guī)定:“當(dāng)被測試秤最大秤量大于 1t時,可使用其他恒定載荷替代標(biāo)準(zhǔn)砝碼”對汽車衡進(jìn)行檢定。這就明確了使用其他恒定載荷的方法代替標(biāo)準(zhǔn)砝碼對汽車衡進(jìn)行檢定的方向。我們就應(yīng)該充分利用好這一規(guī)定。
但是如何使用好此方法,實(shí)際應(yīng)用中卻存在模糊的認(rèn)識誤區(qū).JJG555-1996”4.6.2條款指出“當(dāng)被測試稱量最大秤量大于1t時,可使用其他恒定載荷替代標(biāo)準(zhǔn)砝碼,前提是至少具備1t標(biāo)準(zhǔn)砝碼,或是最大秤量50%的標(biāo)準(zhǔn)砝碼,兩者中應(yīng)取其最大者。在以下條件下,標(biāo)準(zhǔn)砝碼的數(shù)量可以減少,而不是最大秤量的50%。若重復(fù)性誤差不大于0.3e,可減少至最大秤量的35%。
若重復(fù)性誤差不大于0.2e,可減少至最大秤量的20%。重復(fù)性誤差是將約為最大秤量50%的砝碼,在承載器上施加三次來確定的。這一款的出現(xiàn),使得實(shí)施替代法變得非常復(fù)雜。 | |||
第一個問題是標(biāo)準(zhǔn)砝碼的準(zhǔn)備量。“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”應(yīng)該是基于在大秤量的地磅檢定中,標(biāo)準(zhǔn)砝碼的準(zhǔn)備量可以大幅度減少才更有實(shí)際意義。 | |||
如果需要準(zhǔn)備的標(biāo)準(zhǔn)砝碼與汽車衡需要檢定的量程相差不多,按 4、6、2 的要求利用“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”去檢定汽車衡也就失去了替代標(biāo)準(zhǔn)砝碼的意義。 | |||
汽車衡首次檢定只有一次,更多的是隨后檢定。在 JJG 539- 97 《數(shù)字指示秤檢定規(guī)程》、 | |||
JJG 13- 1997 《模擬指示秤檢定規(guī)程》、JJG 14- 1997《非自行指示秤檢定規(guī)程》 6.1 條款中“隨后檢定”中均給出“其中,稱量測試可根據(jù)實(shí)際使用情況,如果不測試至最大秤量,至少測試至 2/3 最大秤量”的字樣。這也就是說除首次檢定外,隨后的檢定可以檢定到最大滿量程的 2/3 即可。 | |||
但是,“JJG 555- 1996”4.6.2 條款指出“重復(fù)性誤差是將約為最大秤量 50%的砝碼,在承載器上施加 3 次來確定的。”這樣問題就來了。 | |||
一臺汽車衡的重復(fù)性不是一成不變的。在實(shí)際使用中,隨著各種因素的變化,一般重復(fù)性都在變化,規(guī)程也就規(guī)定每次檢定都需要重新進(jìn)行重復(fù)性檢定。在使用“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”時是無法利用上周期的重復(fù)性結(jié)論的。同時我們知道重復(fù)性一定是建立在計量準(zhǔn)確性之上的。既然需要使用 50%的標(biāo)準(zhǔn)砝碼來做重復(fù)性,那距離 67%的最大秤量也就相差不遠(yuǎn)了。這樣替代的意義就大打折扣了,“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”實(shí)際操作起來意義不大。 | |||
第二個問題是“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”的量的減少。“JJG 555- 1996”4.6.2 條款也指出:“在以下條 | |||
件下,標(biāo)準(zhǔn)砝碼的數(shù)量可以減少,而不是最大秤量的 50%。若重復(fù)性誤差不大于 0.3e,可減少至最大秤量的 35%。若重復(fù)性誤差不大于 0.2e,可減少至最大秤量的 20%。重復(fù)性誤差是將約為最大秤量 50%的砝碼”這也存在一個問題,現(xiàn)場都已經(jīng)用最大秤量 50%的砝碼去做重復(fù)性了,還談什么“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的數(shù)量可以減少”。 | |||
第三個問題,重復(fù)性測試與“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”的關(guān)系“JJG 555- 1996”4.5.1 條款“重復(fù)性”指出“對同一載荷,多次稱量所得結(jié)果之差,應(yīng)不大于該秤量的最大允許誤差的絕對值”與 11.4.9 條款“重復(fù)性測試”指出:“進(jìn)行兩組測試,分別在約1/2 最大秤量和接近最大秤量。”這里的重復(fù)性是對汽車衡整體性能進(jìn)行評定的一個重要指標(biāo)。這個結(jié)論與“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”里所引用的重復(fù)性具有不同的含義。前者是對地磅進(jìn)行檢定時一個必要的測試及評價或結(jié)論;后者是利用重復(fù)性的優(yōu)劣決定能否進(jìn)行“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”。由 11.4.9 條款“重復(fù)性測試”得出來的重復(fù)性數(shù)據(jù)不等于替代點(diǎn)的重復(fù)性狀態(tài)。因?yàn)橹貜?fù)性數(shù)據(jù)與地磅的量程沒有嚴(yán)格的線性關(guān)系,盡管目前大部分汽車衡的性能很好。 | |||
因此筆者認(rèn)為,需要明確重復(fù)性指標(biāo)在“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”的作用是什么?如何利用重復(fù)性 | |||
指標(biāo)決定標(biāo)準(zhǔn)砝碼的準(zhǔn)備量。 | |||
我們知道“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”這一過程能否順利實(shí)現(xiàn),關(guān)鍵是要看由此過程進(jìn)行的地磅檢定 | |||
應(yīng)等效于僅使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼的過程,也就是說并不會因方法的改變而對汽車衡的精度等級評定受到影響。因此,誤差分析才是這一過程順利完成的關(guān)鍵所在。 | |||
在我們檢定過程中,受檢儀器的綜合誤差大致是標(biāo)準(zhǔn)物的誤差、讀數(shù)誤差以及測試方法誤差等的疊加結(jié)果。 | |||
下面分析一下汽車衡檢定誤差是如何合成的。首先,在地磅檢定過程中我們會認(rèn)為有 E 讀 | |||
=0.1e 的讀數(shù)誤差。 | |||
其次,標(biāo)準(zhǔn)砝碼的誤差。3 級秤的分度數(shù)基本是 n=3000 左右。500e 和 2000e,是允差臺階轉(zhuǎn)換點(diǎn)。相對誤差比較嚴(yán)格,且是檢定規(guī)程規(guī)定必檢點(diǎn)。另外 2/3 最大秤量基本和 2000e 重合或小于2000e。因此 500e 稱量點(diǎn)至關(guān)重要。我們以此點(diǎn)進(jìn)行分析。 | |||
“JJG 555- 1996”4.6 條款要求“檢定秤用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的誤差,應(yīng)不大于秤相應(yīng)秤量最大允許誤 | |||
差的 1/3”。我們先來看看一般用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的累計誤差是多少? | |||
地磅檢定用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼基本是 M1、M12 兩個等級。 | |||
以 5t 的汽車衡為例, Max=5t, e=2kg,n=2500500e=1t,為最大秤量的 20%,允許誤差是±500e=1t,為最大秤量的 20%,允許誤差是±0.5e= ±1000g。 此 時 標(biāo) 準(zhǔn) 砝 碼 的 總 誤 差 為50g=0.025e,僅為允許誤差的 1/20,遠(yuǎn)優(yōu)于 1/3 標(biāo)準(zhǔn) 6 倍,標(biāo)準(zhǔn)砝碼的誤差基本可以忽略不計。 | |||
對 10t 的電子臺秤為例, Max=10t, e=5kg,n=2000500e=2.5t,為最大秤量的 25% ,允許誤差是 ±0.5e= ±2500g。此時標(biāo)準(zhǔn)砝碼的總誤差為125g=0.025e,僅為允許誤差的 1/20,遠(yuǎn)優(yōu)于 1/3標(biāo)準(zhǔn) 6 倍。,標(biāo)準(zhǔn)砝碼的誤差基本可以忽略不計。 上述兩臺秤,使用恒定物替代必須要考慮與標(biāo)準(zhǔn)砝碼替換后的重復(fù)性問題??鄢x數(shù)誤差 0.1e, 0.5e- 0.1e- 0.025e=0.375e,因此留給重復(fù)性誤差的空間不大于 0.375e,如表 1 所示。 | |||
對 100t的 汽車衡為 例 , Max=100t,e=50kg,n=2000。500e=25t,為最大秤量的 25%,允許誤差是±0.5e=±25kg。此時標(biāo)準(zhǔn)砝碼的總誤差為 2.5kg=0.05e,僅為允許誤差的 1/10,遠(yuǎn)優(yōu)于 1/3 標(biāo)準(zhǔn) 3 倍。標(biāo)準(zhǔn)砝碼的誤差基本可以忽略不計。 100t 汽車衡使用恒定物替代必須要考慮與標(biāo)準(zhǔn)砝碼替換后的重復(fù)性問題??鄢x數(shù)誤差 0.1e,0.5e- 0.1e- 0.05e=0.35e,因此留給重復(fù)性誤差的空間不大于 0.35e,如表 2 所示。 再次,“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”能否順利進(jìn)行,應(yīng)以“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”后地磅檢定能否滿足誤 差理論是其唯一的標(biāo)準(zhǔn)。“JJG 555- 1996”4.6 條款“砝碼”指出“檢定秤用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的誤差,應(yīng)不大于秤相應(yīng)稱量最大允許誤差的1/3”。如何操作替代法去進(jìn)行汽車衡檢定,這是問題的關(guān)鍵。 按照上面的分析來看,由于汽車衡本身重復(fù)性指標(biāo)的不確定性,如果進(jìn)行“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代” 引進(jìn)了方法誤差,故需要在替換點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)性檢定,來決定“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”這一過程能否完成。由于替代物在本次替代中要替換標(biāo)準(zhǔn)砝碼并延續(xù)到以后秤量的檢定中,因此在替換過程中重復(fù)性誤差也必然疊加到標(biāo)準(zhǔn)物當(dāng)中去。 | |||
替換前標(biāo)準(zhǔn)物的誤差為 E 標(biāo),替換點(diǎn)重復(fù)性誤 | |||
差為 E 重,那么替換后充當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)物的誤差 E 替,則 | |||
E 替 =E 標(biāo) +E 重 且 E 替 j=E 標(biāo) i+E 重 i (j=i+1,i=1,2 | |||
…)。這就是一種辯證的關(guān)系。減少了標(biāo)準(zhǔn)砝碼的 | |||
使用量必然會以損失某種性能為代價。在“標(biāo)準(zhǔn) | |||
砝碼的替代”過程中,由于重復(fù)性的存在,使得 | |||
標(biāo)準(zhǔn)物的誤差加大了。當(dāng)然對由于經(jīng)過替代后所 | |||
形成的標(biāo)準(zhǔn)物 (包含標(biāo)準(zhǔn)砝碼和恒定物) 的誤差 | |||
不能用“JJG 555- 1996”4.6 條款來限制。因?yàn)楹?/span> | |||
定物不是標(biāo)準(zhǔn)砝碼而僅是替代物。 |
經(jīng)過多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),筆者總結(jié)出利用“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”對地磅進(jìn)行檢定可按下列步驟進(jìn)行:第一步,利用現(xiàn)場所能利用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼,對地磅進(jìn)行計量準(zhǔn)確性測試;
第二步,如果計量準(zhǔn)確性滿足允差要求,即可對現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)砝碼所能達(dá)到的秤量點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)性測試,并記錄為 E重。計算 E 替 =E 標(biāo) +E 重,如果E+E 重≤mpe 或 Ec+E 重≤mpe,可繼續(xù)進(jìn)行下一秤量的檢定,否則替代法不能進(jìn)行; (E:測量誤差;Ec:修正誤差)
第三步,利用公式 E 替 j=E 標(biāo) i+E 重 i (j=i+1,i=1,2…),可反復(fù)進(jìn)行“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”直至計量準(zhǔn)確性檢定程序完成。
在上述過程中,可同時進(jìn)行規(guī)程規(guī)定的其他項(xiàng)目的檢定。
由此可以看出:在“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”實(shí)施過程中,砝碼的準(zhǔn)備量降低了,給用戶及檢測部門提供方便。但同時對受檢汽車衡的性能提出了比較嚴(yán)苛的要求。不僅要求重復(fù)性要好,而且替代點(diǎn)的誤差也受到了限制。并且由于需多次測試重復(fù)性性能,導(dǎo)致裝卸標(biāo)準(zhǔn)砝碼的工作量增加了。但是,事情就是這樣,一方面的簡化,必然是以另外方面的復(fù)雜為代價。
以上就是筆者對實(shí)施“標(biāo)準(zhǔn)砝碼的替代”的一點(diǎn)認(rèn)識,僅供大家參考。