摘 要：針對(duì)建議OIML R76-1：2006(E)《非自動(dòng)衡器》中規(guī)定的3種“測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)器”的關(guān)系進(jìn)行分析，對(duì)“輔助檢定裝置”的規(guī)定進(jìn)行詳細(xì)解讀。通過(guò)對(duì)衡器載荷測(cè)量?jī)x裝置誤差和擴(kuò)展不確定度的分析評(píng)定和實(shí)際測(cè)試，說(shuō)明該裝置是一種符合R76規(guī)定的立輔助檢定裝置，可用于對(duì)大型衡器進(jìn)行檢定。
中圖分類(lèi)號(hào)：TB9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
衡器是zui重要的計(jì)量器具之一，影響著貿(mào)易公平、民生保障等重要領(lǐng)域，各國(guó)均將其納入法制管理范疇。為此法制計(jì)量組織(OIML)發(fā)布了多個(gè)衡器域的計(jì)量技術(shù)文件，其中包括OIMLR76《非自動(dòng)衡器》建議。R76-1：2006(E)于2006年10月在南非召開(kāi)的第41屆法制計(jì)量大會(huì)上獲得通過(guò)。與該建議的1992年版本相比，2006版在術(shù)語(yǔ)、電子衡器要求、衡器和模塊的標(biāo)識(shí)、計(jì)量管理、試驗(yàn)程序等多個(gè)方面作了修訂，其中對(duì)計(jì)量要求和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)也作了變更規(guī)定。我國(guó)也參照該建議制定和修訂了多項(xiàng)檢定規(guī)程、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)R76的規(guī)定，衡器的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為砝碼、輔助檢定裝置和標(biāo)準(zhǔn)砝碼替代。此前，機(jī)構(gòu)以砝碼和標(biāo)準(zhǔn)砝碼替代作為檢定非自動(dòng)衡器的標(biāo)準(zhǔn)器，因此在檢定大型非自動(dòng)衡器(如電子汽車(chē)衡)或特殊非自動(dòng)衡器(如累計(jì)料斗秤)時(shí)存在難于實(shí)現(xiàn)全性能檢定、運(yùn)輸困難、安全性差等問(wèn)題，而對(duì)可解決上述問(wèn)題的輔助檢定裝置的應(yīng)用尚處于空白狀態(tài)。目前，可應(yīng)用于電子汽車(chē)衡檢定的裝置——衡器載荷測(cè)量?jī)x已經(jīng)投入使用，相應(yīng)檢定規(guī)程也已經(jīng)發(fā)布實(shí)施。本文通過(guò)對(duì)建議R76的分析和對(duì)衡器載荷測(cè)量?jī)x的試驗(yàn)研究，對(duì)應(yīng)用衡器載荷測(cè)量?jī)x法進(jìn)行大型衡器檢定的合法性及其適用范圍進(jìn)行研究。
1.立輔助檢定裝置解析
在OIMLR76-1：2006(E)中的第3部分“計(jì)量要求”的第3.7款“測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)器”中，規(guī)定了3種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具，分別是1.砝碼(Weights);2.輔助檢定裝置(Auxiliary verification device);3.標(biāo)準(zhǔn)砝碼替代(Substitution of standard weights at verification)。對(duì)于衡器的檢定，在準(zhǔn)確度層面上，滿(mǎn)足規(guī)定要求的3種標(biāo)準(zhǔn)器是等效的，計(jì)量機(jī)構(gòu)可自由選擇。而在使用層面上，在條件允許的情況下，通常先根據(jù)第1條要求選擇采用符合OIML R111計(jì)量要求的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，應(yīng)用直接衡量法進(jìn)行檢定。如衡器在使用條件下，沒(méi)有足夠多的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，也不具備輔助檢定裝置時(shí)，允許使用其他恒定載荷替代標(biāo)準(zhǔn)砝碼;根據(jù)衡器的重復(fù)性誤差，標(biāo)準(zhǔn)砝碼在載荷中所占的比例可為(1/2～1/5)MAX，但也應(yīng)進(jìn)行全量程和全性能檢定。而在采用砝碼或替代物均比較困難時(shí)，如對(duì)于大量程、承載器結(jié)構(gòu)特殊、不同稱(chēng)重原理等的衡器，應(yīng)采用輔助檢定裝置進(jìn)行檢定。
3種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)器中，“砝碼”和“標(biāo)準(zhǔn)砝碼替代”的含義較為明確;對(duì)于“輔助檢定裝置”，在R76“術(shù)語(yǔ)”的T2.7.7款中專(zhuān)門(mén)進(jìn)行了定義，即“用于對(duì)衡器的一個(gè)或多個(gè)主要裝置進(jìn)行立檢定的裝置”。而在3.7.2款中，對(duì)輔助檢定裝置的要求作了如下詳細(xì)描述：“當(dāng)衡器附有輔助檢定裝置時(shí)，或衡器由立輔助檢定裝置檢定時(shí)，則檢定裝置的zui大允許誤差不得超過(guò)所檢載荷zui大允許誤差的1/3;如在采用輔助檢定裝置進(jìn)行檢定的情況下需用到砝碼，其誤差的影響不應(yīng)大于被檢秤相同載荷zui大允許誤差的1/5”。因此，輔助檢定裝置可以是衡器的附加部分，也可以是立裝置，只要zui大允許誤差滿(mǎn)足3.7.2款的要求，可實(shí)現(xiàn)對(duì)非自動(dòng)衡器進(jìn)行檢定，均屬于符合R76規(guī)定的輔助檢定裝置。但無(wú)論是R76還是此前各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程均未對(duì)輔助檢定裝置的具體形式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)定，原因就在于過(guò)去尚無(wú)一種輔助檢定裝置能在實(shí)測(cè)中達(dá)到準(zhǔn)確度要求，或者在適應(yīng)性、可靠性、實(shí)用性上不具有推廣價(jià)值。美國(guó)、德國(guó)、日本等均有或文獻(xiàn)表明，多家機(jī)構(gòu)進(jìn)行了采用傳感器、杠桿等方法進(jìn)行衡器輔助檢定的研究，但目前沒(méi)有成功應(yīng)用的記錄。因此，除了應(yīng)用于對(duì)自動(dòng)衡器(如配料秤、散糧秤)進(jìn)行集成法檢定的控制指示裝置等被明確為輔助檢定裝置，非自動(dòng)衡器的輔助檢定裝置尚屬于空白。
由質(zhì)檢總局于2015年發(fā)布實(shí)施的JJG 1118-2015《電子汽車(chē)衡(衡器載荷測(cè)量?jī)x法)》檢定規(guī)程規(guī)定了一種衡器載荷測(cè)量?jī)x檢定電子汽車(chē)衡的方法，是對(duì)JJG 539-1997《數(shù)字指示秤》的一種補(bǔ)充，可等同于以砝碼作為標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行上述衡器的檢定，同時(shí)具有運(yùn)輸方便、檢定效率高、可實(shí)現(xiàn)全性能依法檢定等特點(diǎn)。該裝置和方法是在我國(guó)“重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)”支持下研制成功的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，是基于目前報(bào)道中*可行的輔助檢定裝置。衡器載荷測(cè)量?jī)x不是衡器的附加部分，是一種立輔助檢定裝置。按照J(rèn)JG 1119-2015《衡器載荷測(cè)量?jī)x》檢定規(guī)程要求，衡器載荷測(cè)量?jī)x的各項(xiàng)性能應(yīng)能滿(mǎn)足檢定zui大秤量不小于30t，檢定分度數(shù)不大于3000的中準(zhǔn)確度級(jí)、普通準(zhǔn)確度級(jí)電子汽車(chē)衡。其中衡器載荷測(cè)量?jī)x的zui大允許誤差是zui為關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，直接決定其能否滿(mǎn)足R76的要求，而具有合法性。
2.衡器載荷測(cè)量?jī)xzui大允許誤差
在R76的3.5.1款對(duì)中準(zhǔn)確度級(jí)衡器在不同載荷下的zui大允許誤差進(jìn)行了規(guī)定，見(jiàn)表1。
根據(jù)JJG 539-1997《數(shù)字指示秤》檢定規(guī)程和JJG 1118-2015《電子汽車(chē)衡(衡器載荷測(cè)量?jī)x法)》檢定規(guī)程，我國(guó)檢定電子汽車(chē)衡的合法標(biāo)準(zhǔn)器為砝碼和衡器載荷測(cè)量?jī)x。根據(jù)JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程，按照“標(biāo)準(zhǔn)器zui大允許誤差不得超過(guò)所檢載荷zui大允許誤差的1/3”的原則，傳統(tǒng)上通常采用M12級(jí)或M1級(jí)砝碼作為檢定中準(zhǔn)確度級(jí)電子汽車(chē)衡的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)JJG 1119-2015《衡器載荷測(cè)量?jī)x》檢定規(guī)程，其zui大允許誤差同樣應(yīng)小于汽車(chē)衡所檢載荷zui大允許誤差的1/3。各種檢定標(biāo)準(zhǔn)器zui大允許誤差(MPE)見(jiàn)表2。
由表2可以看出，衡器載荷測(cè)量?jī)x的zui大允許誤差小于汽車(chē)衡所檢載荷zui大允許誤差的1/3，符合R76中關(guān)于輔助檢定裝置zui大允許誤差的規(guī)定，可以作為電子汽車(chē)衡的檢定標(biāo)準(zhǔn)。
3.衡器載荷測(cè)量?jī)x的誤差測(cè)試
衡器載荷測(cè)量?jī)x采用高精度測(cè)力儀作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)力儀由球鉸式二次調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的復(fù)合式傳感器和多通道高精度儀表組成，并通過(guò)動(dòng)態(tài)數(shù)字溫度補(bǔ)償，使測(cè)力儀在-10℃～40℃溫度范圍下，傾斜不大于0.5°，偏心不大于5mm的范圍內(nèi)，其重復(fù)性不大于0.016%，方位誤差優(yōu)于±0.016%，長(zhǎng)期穩(wěn)定性?xún)?yōu)于±0.016%，示值誤差優(yōu)于±0.016%。其主要性能測(cè)試結(jié)果如圖1所示，上述測(cè)力儀可保證衡器載荷測(cè)量?jī)x的zui大誤差滿(mǎn)足檢定要求。
由測(cè)力儀和液壓油缸組成標(biāo)準(zhǔn)載荷單元。為滿(mǎn)足不同規(guī)格電子汽車(chē)衡檢定需求，衡器載荷測(cè)量?jī)x裝置測(cè)量?jī)x分成標(biāo)準(zhǔn)載荷單元組1、2、3、4，分別由4、6、8、10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷單元構(gòu)成，其中第3組(8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷單元)zui大測(cè)量載荷即可達(dá)到150t。為對(duì)衡器載荷測(cè)量?jī)x進(jìn)行校準(zhǔn)，福建省計(jì)量科學(xué)研究院建立了150t自動(dòng)定值系統(tǒng)。該定值系統(tǒng)包括定值砝碼、質(zhì)量比較儀和定值砝碼自動(dòng)加載控制裝置。定值砝碼為150tF2等級(jí)不銹鋼砝碼;質(zhì)量比較儀測(cè)量范圍200kg～150000kg，其中200kg～20000kg范圍內(nèi)分辨力為0.1kg，20000kg以上分辨力為1kg，零點(diǎn)漂移±0.001%FS/30min，重復(fù)性0.002%。采用A-B-A法實(shí)現(xiàn)對(duì)衡器載荷測(cè)量?jī)x的量傳。
應(yīng)用150t自動(dòng)定值系統(tǒng)對(duì)編號(hào)01的衡器載荷測(cè)量?jī)x裝置(標(biāo)準(zhǔn)載荷單元編號(hào)1-1～1-8)進(jìn)行了校準(zhǔn)。實(shí)際測(cè)試結(jié)果如圖2所示。由測(cè)試結(jié)果可以看出，衡器載荷測(cè)量?jī)x的標(biāo)準(zhǔn)載荷單元(組)在各校準(zhǔn)點(diǎn)示值誤差小于zui大允許誤差的1/3;載荷穩(wěn)定性?xún)?yōu)于0.002%/30min。經(jīng)評(píng)定，衡器載荷測(cè)量?jī)x檢定電子汽車(chē)衡的質(zhì)量稱(chēng)量相對(duì)擴(kuò)展不確定度為U=0.03%(k=2)。上述性能可滿(mǎn)足中準(zhǔn)確度級(jí)電子汽車(chē)衡檢定的要求。
結(jié)論
衡器載荷測(cè)量?jī)x是建議OIML R76：2006(E)所規(guī)定的衡器檢定標(biāo)準(zhǔn)中第二項(xiàng)“立輔助檢定裝置”的一種形式，在上實(shí)現(xiàn)了電子汽車(chē)衡的無(wú)砝碼檢定。采用衡器載荷測(cè)量?jī)x自動(dòng)定值系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行的實(shí)際測(cè)試表明，衡器載荷測(cè)量?jī)x的標(biāo)準(zhǔn)載荷單元(組)在各測(cè)試載荷下的zui大誤差小于同載荷下中準(zhǔn)確度級(jí)電子汽車(chē)衡的zui大允許誤差的1/3，符合R76之3.7.2款的規(guī)定，可作為檢定電子汽車(chē)衡的合法標(biāo)準(zhǔn)。基于該檢定方法已經(jīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并開(kāi)始推廣，相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)將其作為典型實(shí)例，推動(dòng)建議的進(jìn)一步修訂。同時(shí)，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)應(yīng)在該技術(shù)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究應(yīng)用于其他類(lèi)型衡器的輔助檢定裝置，解決目前大型衡器檢定中存在的實(shí)際問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)
[1]米夏埃爾登策爾.非自動(dòng)衡器OIMLR76建議的修改[J].衡器，2007(3)：50-54.
[2]中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). GB/T 7723-2008固定式電子衡器[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.
[3] JJG 539-1997，數(shù)字指示秤檢定規(guī)程[S].
[4] JJG 1118-2015，電子汽車(chē)衡(衡器載荷測(cè)量?jī)x法)檢定規(guī)程[S].
[5] JJG 1119-2015，衡器載荷測(cè)量?jī)x檢定規(guī)程[S].
[6]沈立人.大型衡器檢測(cè)方法探討[J].衡器，2006，35(1)：30-35.
[7]張光蘭.大型衡器檢定方法的研究[J].現(xiàn)代測(cè)量與實(shí)驗(yàn)室管理，1978(5)：28-30.
[8]夏國(guó)泰.大中型衡器非砝碼校驗(yàn)的探討[C].第二屆測(cè)力與稱(chēng)重技術(shù)學(xué)習(xí)論文會(huì)，論文集.
[9]王均國(guó).大型衡器量值現(xiàn)場(chǎng)檢定、校準(zhǔn)方法的介紹[C].第七屆稱(chēng)重技術(shù)研討會(huì)，2009.
[10]池輝. JJG 1118-2015《電子汽車(chē)衡(衡器載荷測(cè)量?jī)x法)》檢定規(guī)程解讀[J].中國(guó)計(jì)量，2016(2)：124-126.
作者：劉偉 來(lái)源：中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品 2017年6期
會(huì)員1.png)