本文旨在利用現(xiàn)代的電子技術(shù)和傳感技術(shù)研究一種地磅的快速檢定 方法，以解決現(xiàn)實(shí)中砝碼檢定不能滿量程檢定、效率低下以及費(fèi)用高的問題。

1.衡器檢定方法現(xiàn)狀及本檢定裝置的意義

國內(nèi)外技術(shù)水平現(xiàn)狀：當(dāng)前國內(nèi)外衡器檢定 所使用的方法均采用砝碼（比較先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)器為 檢衡車做標(biāo)準(zhǔn)器，此標(biāo)準(zhǔn)器在實(shí)際使用中存在 幾點(diǎn)不足。

1.1現(xiàn)實(shí)中很難達(dá)到檢定規(guī)程的要求

依據(jù)現(xiàn)行衡器檢定規(guī)程，檢定一臺衡器一般 需要滿量程一半的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，即檢定100t地中衡 需要砝碼50t,而各地縣級計(jì)量測試機(jī)構(gòu)所配備的 砝碼一般在5t左右，不用替代法，只能檢定滿量 程的1/20,嚴(yán)重違反檢定規(guī)程；隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 80t、100t大型衡器日益增多，此問題急需解決。

1.2現(xiàn)行檢定方法效率低下

以現(xiàn)行方法檢定大型衡器，即使在上述違反 檢定規(guī)程的情況下，一天最多檢定兩臺大型衡器。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大型衡器用戶猛增，為此 必須尋找一種替代現(xiàn)行檢定手段。

1.3檢定費(fèi)用高

現(xiàn)行檢定方法需人力搬倒或需起重設(shè)備，大 型衡器用戶在檢定時(shí)需投入大量人力、物力和才 力。

1.4本檢定裝置的意義

可替代現(xiàn)行衡器檢定采用的砝碼域檢衡 車,解決現(xiàn)行檢定方法存在的實(shí)際問題，開創(chuàng)衡 器檢定新方法。

2.基本原理

以加力裝置對地磅檢定儀（以下簡稱 “檢定儀”傳感器和被檢定衡器傳感器同時(shí)進(jìn)行 串聯(lián)加力，傳感器輸出信號分別進(jìn)入檢定儀稱重 顯示器和被檢定衡器稱重顯示器，比較檢定儀和 被檢定衡器示值以確定被檢定衡器的誤差。

3.檢定儀的結(jié)構(gòu)

此結(jié)構(gòu)適用于地磅臺面為非鐵磁性物 質(zhì)制造的地磅，地磅非砝碼檢定原 理如圖1所示。

具體結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)由高精度拉式稱重傳感器、 高精度稱重顯示儀表、阻力梁、力架、電磁鐵、 穩(wěn)流電源組成。改變穩(wěn)流電源的電流大小以改變 磁力大小，電磁鐵產(chǎn)生的力同時(shí)加在了標(biāo)準(zhǔn)傳感 器和地磅傳感器上，兩個(gè)系統(tǒng)的傳感器產(chǎn) 生的信號分別進(jìn)入檢定儀顯示儀表和電子汽車衡 顯示儀表，比較地磅顯示儀表的示值與檢 定儀顯示儀表的示值，其示值的差值即為地磅的誤差。

滾動車可以在臺面上自由移動，當(dāng)上、下電 磁鐵不正對時(shí)，上電磁鐵受到水平分力，在此分 力的作用下，滾動車自動移動直至不存在水平分 力。標(biāo)準(zhǔn)傳感器與力架采取萬向軸連接，以便消除標(biāo)準(zhǔn)傳感器受到的水平分力和力距作用。

導(dǎo)磁材料用于使上下兩個(gè)電磁鐵產(chǎn)生的磁場 磁力線構(gòu)成磁力線回路使磁力線不泄露，以降低 稱重傳感器的輸出信號受磁場的干擾程度。導(dǎo)磁 材料采取柔性連接，防止?jié)L動車自由活動受到限 制。

標(biāo)準(zhǔn)傳感器使用磁場屏蔽材料予以屏蔽，以 減少稱重傳感器的輸出信號受磁場的干擾。

滾動車下面墊板，使板的坡度小于1/500,以 便于滾動車可以自由移動。

4.系統(tǒng)的研制及技術(shù)指標(biāo)

目標(biāo)：檢定儀達(dá)到能夠檢定III級衡器的要求。

(1）加力系統(tǒng)由4-8套相同加力裝置組成， 單個(gè)加力系統(tǒng)承受196kN的力。

(2）稱重傳感器：非線性0.01%、蠕變0.01%、 滯后0.01%、重復(fù)性0.01%、溫度對靈敏度的影響 0.01%/10K、穩(wěn)定性0.01%/年。量程為20t的數(shù)字 傳感器。采用數(shù)字儀表，通過修正使每個(gè)傳感器 的線性達(dá)到0.002%,滯后0.002%。

(3）單個(gè)加力系統(tǒng)需提供196kN壓力。

(4）力架的設(shè)計(jì)：要求承受196kN壓力。

(5）阻力梁：能承受足夠的拉力和彎矩。

(6）確保所加壓力鉛直的設(shè)計(jì)：下電磁鐵的 軸心與鉛垂線夾角小于0.2度。

(7）標(biāo)準(zhǔn)稱重顯示器內(nèi)部設(shè)置力--質(zhì)量轉(zhuǎn)換 功能，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥群秃０斡?jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?/span>

(8）為減小傳感器、力架的蠕變誤差，在檢 定時(shí)，統(tǒng)一規(guī)定加壓時(shí)間為10分鐘，在標(biāo)定檢 定系統(tǒng)時(shí)也規(guī)定加壓時(shí)間為10分鐘，這樣由于蠕 變產(chǎn)生的相對誤差減小到± 5X 10-5。

(9）為減小溫度對靈敏度的影響，標(biāo)準(zhǔn)裝置 在標(biāo)定時(shí)按溫度段進(jìn)行標(biāo)定，從-10℃至+30℃每 20蚓為一段進(jìn)行標(biāo)定以適應(yīng)于-10℃至+40℃的 使用環(huán)境。對每個(gè)傳感器的溫度特性進(jìn)行檢驗(yàn)， 繪制溫度特性曲線以便對傳感器進(jìn)行溫度修正， 采用數(shù)字儀表使傳感器的溫度對靈敏度的影響減 小到 0.002%/10K。

(10）穩(wěn)流電源：精度十萬分之一。

5.不確定度分析

以30噸秤，稱量在8噸時(shí)為例計(jì)算。

5.1使用檢定儀檢定衡器的不確定度分析

5.1.1測量方法

用檢定儀的量值作為標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行檢定。其示 值誤差是被檢定衡器的示值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較， 按公式進(jìn)行計(jì)算。

5.1.2數(shù)學(xué)模型

地磅的示值誤差 E=I- m

式中：E-地磅的示值誤差，kg

I—地磅的顯示值某一檢定點(diǎn),kg

M- 檢定儀的示值，kg

5.1.3 方差和靈敏度系數(shù) 依方程

6.結(jié)論

本地磅的總不確定度為8.46kg,其在 使用中的最大允許誤差值為30kg, 6.40kg< (1/3x 30 kg,符合檢定系統(tǒng)要求。

7.效率分析

以檢定60噸地磅，檢定機(jī)構(gòu)距地磅安裝地點(diǎn) 10公里為例進(jìn)行計(jì)算如表2。

由計(jì)算可知：檢定儀用時(shí)2.67小時(shí)，砝碼用時(shí)13.8小時(shí)，檢衡車用時(shí)7.3小時(shí)；相對砝碼， 使用檢定儀可提高效率4倍，相對檢衡車，可提 高效率1.7倍。

8.待討論的問題

本檢定系統(tǒng)是否適用于鐵磁性材料制造的地磅？ 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)上下電磁鐵采用了導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)，其 磁力線絕大部分集中在上下兩個(gè)電磁鐵之間的空 間，剩余部分磁力線大部分也穿過了秤體闥為 上電磁鐵離秤面很接近，故所有磁力線幾乎全部 穿過秤體。所以秤體受上下兩個(gè)磁鐵的力相互抵 消，秤體不受磁場力的作用，所以本系統(tǒng)應(yīng)該可 以適用于鐵磁性材料制造的地磅。