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浅谈衡器校准的必要性和可靠性
时间:2019/10/31 14:45:23 点击次数:5

浅谈衡器校准的必要性和可靠性:

衡器的误差实际上是连续变化的,但是目前的检定规程允差标准却是分阶段不 连续的,给出的结论也是笼统的,然而在实际使用中是需要明确误差的。本文介绍了通过采取校 准的方法,可实现对衡器性能较全面的评价。既保证了规程的执行,又满足了实际的需求。

衡器作为计量器具广泛应用于工矿企业及商业 领域,它能否为使用者提供准确可靠的计量结果、保 证消费者的切身利益,是我们计量工作者的基本义 务和职责。

目前校准是一个在计量领域得到普遍重视的检 测方法。校准:是指在规定条件下,为确定测量仪器 或测量系统所指示的量值,或实物量具或标准物质 所代表的量值,与对应的由标准所复现的量值之间 的一组操作。它有别于一般的测试和检定,是在检 定的基础之上对计量器具性能的全面描述。因此, 得到社会的广泛好评,但在衡器领域目前重视尚显 不够、开展的也不多。

其实,衡器作为分布广泛、使用频繁的最基本计 量器具,历来受到生产、使用和管理部门的高度重 视。在科技人员的不懈努力下,衡器领域的技术标 准、检定规程随着衡器制造技术的发展、精度的提高 及使用领域的不断扩展,而得到完善。特别是,随着 我国改革开放的不断深入,为了和世界接轨,我国于 上世纪八十年代在计量领域逐步采用了国际建议。 因此,我国衡器方面的计量检定规程,在1984年发 生了根本性的变革。1984年前,我国衡器检定规程, 普遍实行的是相对误差的概念。在每一测试点,测得 的相对误差基本能反映出相应测试点的绝对误差。 当时习惯给出此秤千分之一的精度等结论。

1984年之后,我国参照有关国际建议颁布了 《非自动衡器等级精度要求》既1003-84)在这本检 定规程中,基本上抛弃了原有的参照线性变化的相 对误差的概念,而首次引入分段规定绝对允差的误 差概念。在这本规程中引入了最大秤量MaX)、分度 n)和分度值d)之间的关系,既d=Max/n。从此,判断一个秤的等级精度及合格与否,仅由上式及不 同量程的绝对误差判断,而不再计算测试点的相对 误差。这当然与国际建议统一,有利于快速判断被检衡器能否满足某一等级要求。这一点《非自动 衡器等级精度》既555-96)得到近一步的强化。

但是,这一变化却忽略了衡器传力、示值显示及 误差实际变化的连续性,忽略了衡器不同使用点的 绝对误差对使用者的实际意义。历史上,杠杆秤及 弹簧度盘秤等模拟秤,尤其现如今使用传感器的数 字指示秤,其误差的变化趋势基本上是连续的。这 样就形成了制造、使用方面误差的连续变化与管理 部门允差阶段要求的矛盾。特别是随着技术进步, 传感器价格大幅度降低、技术性能的提高,使得电子衡器被大量、广泛的使用。因此,这样就形成了衡器 误差变化的连续性、实际使用的任意性和检定规程 允差要求严重的背离。尽管这个问题在评价衡器的 基本性能时,仍能较好的得出结论,但与实际的需求 是有一定的差距的。随着以传感器为计量原理的衡器的使用,衡器在工业控制中所起的作用 越来越重要,用户决不仅仅要求衡器合格与否。在 化工、医药和建材行业常常对使用点的误差有明确 的要求。作为计量工作者有义务、也有能力把用户 的需求与国家的法律法规统一起来。

特别是传感器性能的提高己基本决定衡器的性能。目前,电子秤的示值误差基本为线性。故,如 果我们再仅仅用阶段误差来评价衡器,就会人为地 降低衡器在不同量程的精度。如为3级秤,在490e 量程处,其允差为0。5e,相对精度0。1%;而在510e 量程处,其允差为1.0e,相对精度为0。2%。其实际情况并不是这样,他们两点的误差变化是连续的,甚至是线性的。可见,仅仅按照检定规程来评价衡器的 性能是不客观的,对用户也是不负责任的。其实,历 史上我们一直在回避这个现象,时常采取在检定证 书上附加测试报告的方法,来解决上述问题。但是 检定证书是针对有检定规程而言,测试报告是针对 无规程的计量器具来说的,二者存在矛盾。

校准这一定义的基本内涵可较好地解决上述出 现的问题,只是先前衡器计量方面运用的较少。因 此,我们认为在化工、医药和建材行业等对使用点有 明确误差要求的衡器,进行校准工作并出具校准证 书是很有必要的。

目前,天津计量所衡器室巳在非自动衡器方面 开展了衡器校准工作。经过我们的探索,基本形成了 一套实用的方法,博得用户的肯定。我们基本的原则 是:在认真理解相关检定规程的基础上,参照检定规 程的要求,在检定项目上进行适当的增加,以满足实 际使用的要求并符合检定规程的条款。其具体过程 如下:

1、示值准确性的确定

参照Fi标准砝码的检定过程,对量限进行可行 的等分再加上10e500e2000eMax确定校准点,进 行误差测试,确定是否符合规程相应等级要求,计算 修正误差。与此同时计算各测试点的相对误差,用百 分数表示并以其中最大的相对误差确定衡器的整体 精度。把数据以相对误差及等级的形式(如x%-CE)打印在校准证书上,明示于用户。由用户确定其 衡器使用的可靠性。

2、重复性的确定

纵观其他的计量仪表,最大量限的60%-80%的量程部分是计量仪表计量精度、使用最频繁的部分,衡器也不例外。而现有规程规定重复性的测试点为半程和全程。但是半程在实际当中使用的时候并不多,而满量程则很少使用。以电子汽车衡为例, 列表如下:

吨位(t) 分度值(d) 半程   60%~80%   全程

30t 10kg 15t 20t(2000e) 18~24t   30t

50t 20kg 25t   30~40t 40t

2000e) 50t

80t 20kg 40t 40t(2000e) 48~64t   80t

100t 50kg 50t   60~80t   100t(2000e)

由此可见,衡器的常用量几乎无一例外的落入 半程以外,2000e之间。我们在检定工作中,也基本 统计得出这一结论。如,诺维信中国)生物技术有限 公司,是一家生产生物酶中间体的丹麦公司,其在生 产控制中使用的衡器,为2吨,其计量点为1.5吨, 并要求精度极高。正好是2吨的75%,落在60% 80%区域内。我们在实际购秤等方面,也经常自觉不 自觉地利用了黄金分割点这一法则:0.618的黄金 点。而将常用量限定在量限的60%80%,来确定衡器的吨位。

当然,规程规定的50%的重复性的测定,也有 其道理。规程涵盖了相应所含衡器的种类和量限,如3级秤的量限就定为20eMax,这样为了照顾大多 数,似乎也只能这样规定。而校准则有其特性,它是 建立在检定之上的一种过程。正如校准定义所说: 是指在规定条件下,为确定测量仪器或测量系统所 指示的量值,或实物量具或标准物质所代表的量值, 与对应的由标准所复现的量值之间的一组操作。校 准的过程,也就是尽可能地复现仪器实际使用的情 况,最大限度的给出仪器精度的准确性和可信度。 故通常我们在量限的80%处做重复性校准。

3、常规项目的检定

除以上项目的校准外,零点的检定、鉴别力的检 定、偏载的检定、外观的检定等,基本依照规程要求 进行。

4、非常规项目的校准

我们对用户特别提出的其他一些校准点,如增 加测试点准确性的测试、其他测试点的重复性校准, 按用户的要求,参照规程及国际建议进行。

在上述工作完成后,我们对校准的衡器基本有 了全面的评价,既不违反检定规程的要求,也能按照实际的使用状态,给用户一个满意的结果。由用户按 自己的使用要求,对所校准的衡器进行管理。让用户 做到心中有数。

本工作的结果就是最大限度的利用了衡器的价 值,避免了向过去那样,诸如:检定不合格、停止使 用;或降级使用的现象。反而,还会有一些衡器,由于 某些测试点修正值的给出、重复性的稳定,而用到使 用要求更高的环境上。这对我国建立节约型社会也 大有好处。

当然,对强检的衡器,不论校准结果如何,其还 是由检定规程决定其精度级别。

衡器

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