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    高精度衡器如何適用 R76-1《非自動衡器》國際建

    2019-01-03
    皮帶秤
    一、前言
    OIMLR76-1《非自動衡器》(2006E)是一部包含所有非自動衡器的技術性文件,涵蓋了最高等級的特種準確度衡器直至普通準確度等級的不小于 100e 分度的衡器,既規定了法制管理 的非自動衡器的計量要求和技術要求,又提供了標準化的要求和試驗程序,以統一和可溯源的 方法來評價非自動衡器的計量特性和技術特性。
    高準確度等級衡器通常是指“特種準確度等級(I 級)”和“高準確度等級(Ⅱ級)”兩類,在我國通常被稱為“天平”。我們翻閱 R76-1《非自動衡器》(2006E 版)的國際建議,從中發 現針對高等級衡器方面許多規定,特別是一些小秤量的高分度數衡器,有明確的規定,卻不能 執行。本文就 OIML R76 國際建議中的關于“特種準確度等級”衡器的規定,進一步展開討論。
    儀表
    二、R76-1 中關于高等級衡器方面的規定 在 R76-1《非自動衡器》國際建議中,可以找到不少關于不適用高等級衡器試驗的規定,以下是我們從建議的正文和幾個附錄中檢索到的部分內容。
    1.在 3.2 衡器分級的表 3 中: *由于試驗載荷的不確定度原因,通常不宜對 e<1mg 的衡器進行試驗和檢定。
    2.在 3.4.2 檢定分度值中: 檢定分度值e由下列表達式確定: d<e£ 10 d 按此規則計算e值的例子 d = 0.1 g 0.2 g 0.5 g e = 1 g 1 g 1 g e = 10 d 5 d 2 d 2 此要求不適用于d<1 mg的 I 級衡器,其中e = 1mg,d<1 mg的e值的例子。 d = 0.01 mg 0.02 mg 0.05 mg < 0.01 mg e = 1 mg 1 mg 1 mg 1 mg e = 100 d 50 d 20 d > 100 d
    3.在 3.8.2.2、A.4.8.2 數字示值的鑒別力試驗中: 在平衡穩定的衡器上,輕緩地加放或取下一個等于實際分度值 1.4 倍的附加載荷,此時的 示值應明顯地改變。該要求僅適用于 d ≥ 5 mg 的衡器。
    4.在 5.3.2 中:除 3.9 條外,電子衡器在溫度范圍的上限和 85%的相對濕度下應符合要求。 該要求不適用Ⅰ級衡器和 e 小于 1 g 的Ⅱ級衡器。 本文注:3.9 條是“由影響量和時間引起的變化”。
    5.在 5.3.3、B.4 中:除Ⅰ級衡器以外的電子衡器,電子衡器均應進行 5.4.4 規定的量程 穩定性試驗。
    6.在 A.4.11 示值隨時間變化(僅適用于Ⅱ級、Ⅲ級或 IIII 級衡器)。
    7.在 A.5.1 傾斜(僅適用 II, III 和 IIII 級衡器)。
    8.在 A.5.2 預熱時間試驗: 對于 I 級衡器,在接通電源后應對操作手冊規定的預熱時間進行觀察。
    9.在 A.6 耐久性試驗中: 注:僅適用于Max £100 kg的 II、 III 和 IIII 級衡器。
    10.在 B.2 濕熱穩態試驗中: 注:不適用于 I 級衡器和 e 小于 1g 的 II 級衡器。
    11.在 C.3.1.1 高增益和低增益時的試驗中:如果每個檢定分度值對應的最低輸入信號電壓十分小,例如小于或等于 1μ V/e,可能很 難找到合適的模擬器或稱重傳感器用于確定線性。
    三、對于 R76 相關內容的理解
    1.在衡器分級時就明確指出:由于試驗載荷的不確定度原因,通常不宜對 e<1mg 的衡器 進行試驗和檢定。 我們查看了國外多家天平制造企業的說明書,其特種準確度等級衡器的“可讀性”是 0.1mg (查找了說明書中所有計量指標,沒有看到“檢定分度值”這個指標),這個“可讀性”是否 是可以作為檢定分度值?如果將可讀性指標作為檢定分度值進行使用,按照以上規定可以不進 3 行試驗和檢定了。
     2.在 JJG2053-2016《質量計量器具檢定系統表》明確指出,每一等級砝碼向下一等級砝 碼傳遞量值時,都是“在相應準確度的基準衡量儀器(建議翻譯為:衡器)上,采用直接比較 法或組合比較法”進行的。是否可以這樣理解:包括高等級砝碼在內,沒有相應的衡器可以直 接稱量出砝碼的質量值,只有采用比較法進行傳遞量值。那么那些號稱百萬分之一(嚴格意義 上說,是一百萬分度數)的天平,其準確度目前是沒有辦法采用直接比較法傳遞。究其原因, 可能沒有可溯源的砝碼或更高等級的計量器具。
    3.從國際建議中的以上十幾條規定,給我們一個這樣的信號:越高等級的衡器需要進行的 試驗項目越少。我們在對中準確度等級(Ⅲ級秤)和普通準確度等級(IIII 級秤)進行型式 評價試驗時,應該進行:置零、稱量性能、除皮性能、重復性、偏載、鑒別力、傾斜、示值隨時間變化、預熱時間、溫度性能、電壓變化、耐久性、濕熱穩態、抗干擾性能、量程穩定性等 15 個項目之多的試驗。
    而根據以上規定高等級電子衡器可以不進行以下一些關鍵項目的試驗, 例如:鑒別力、預熱時間、溫度性能、量程穩定性、示值隨時間變化、傾斜、耐久性、濕熱穩 態等 8 項。 同樣是電子衡器,不論是低準確度等級,還是高準確度等級在使用過程中都不可避免地受 到周圍環境因素對衡器性能的影響,只是影響的程度不同而已。雖然高準確度等級電子衡器對 環境要求比較高,但是還是有一定范圍的,從嚴格意義上講,不通過符合使用環境條件下相關 項目的試驗,是無法判定一臺衡器產品在不同的使用環境下,是否能夠達到規定的計量要求和 技術要求的。除非在產品設計時就要求選擇高等級的元器件,比如選擇“工業級”的,或者選 擇“軍用級”的。
    4.在環境影響因素中,還有一種影響因子就是“大氣壓力”的影響。只要不是在真空裝置 中,大氣壓的變化就會對稱量性能產生影響??諝飧×Ω邷蚀_度等級電子衡器的影響,遠遠 高于其它等級的衡器,但是在國際建議中也僅僅在 A.4.1.1 正常試驗條件中提了一句話:“進 行必要的修正”,不知這個“修正量”是如何界定?
    在 A.5.3.1 靜態溫度試驗中指出:“對 I 級 衡器,應考慮大氣壓力的變化”,而沒有要求在一定范圍內進行試驗,那么這個應考慮大氣壓 力的變化的溫度和濕度范圍又如何界定?如果是與其他等級的溫度和濕度范圍相同,則應該明 確。而 R111 在試驗砝碼時就考慮到一定溫度、相對濕度下空氣密度的影響問題。
    5.從 3.4.3 條中的例子我們可以清楚看到,“e=1mg”的 I 級衡器其檢定分度值 e,可以等 于 20d、50d、100d,甚至可以大于 100d。這樣給我們一個直觀的印象,即分度值選擇的越小, 衡器的準確度就越高??墒窃趯Υ蠹?、IIII 級衡器的實際分度值與檢定分度值時,卻只允 許 e=d,其理由是:“分度值細分之后,稱量結果可能會影響消費者的利益”。而 I 級、Ⅱ級衡 器可以有輔助指示裝置,可以將檢定分度值 e 盡可能地細分,難道細分之后就能夠保證該衡器的稱量準確度嗎?
    我們認為如果對于 I 級、Ⅱ級電子衡器來講,檢定分度值 e 細分之后能夠 確保稱量準確度,那么對于Ⅲ級、IIII 級電子衡器,將檢定分度值 e 細分之后也是可以保證 稱量準確度的。因為除了部分采用“電磁力平衡式稱重傳感器”的 I 級電子衡器外,目前電 子衡器基本上都是采用電阻應變式稱重傳感器作為力電轉換裝置的。
    如果說有影響稱量性能的問題,兩種類型的傳感器雖然影響大小不完全相同,但對于細分后必須保證稱量準確度的要求 上應該是相同的,所不同的僅僅是允許使用的溫度范圍不同而已。
    6.是否可以這樣理解,一臺電子衡器的檢定分度數為 3000e,按照 e=100d 的比率,“可讀 性”就是 30 萬的 I 級電子衡器,就可以免于進行溫度、濕熱穩態、量程穩定性等等一系列的試驗?
    隨著科學技術水平的不斷提高,已經完全可以將稱重指示器的分辨率和穩定性大大提高。 例如:目前采用數字式稱重傳感器的 150t 電子汽車衡,在沒有環境干擾影響的情況下,將稱 重指示器的示值穩定的顯示 1kg 是完全可以做到的。
     
    四、結論與建議
    1.鑒于目前有些衡器制造商為了提高產品競爭力,將本該用于非法制計量管理的工業過程 控制計量產品的細分“可讀性”(或稱作“分辨率”、或實際分度值)等同于“檢定分度值”, 因此為了避免“可讀性”(實際分度值)與檢定分度值相混淆,建議制造特種準確度等級和高 準確度等級衡器的企業在其特種準確度等級和高準確度等級產品的說明標志中除了標注“可讀 性”(實際分度值)以外,還要同時標明最大檢定分度數 nmax或檢定分度值 e,以正視聽。
    2.正是 R76 國際建議中對于高低準確度等級的不公平待遇,好多原本只是中準確度等級的 衡器,制造企業為了達到細分檢定分度值的目的,改頭換面成“天平”產品,造成市場上出現大量的“天平”產品,而且都是號稱具有 3 萬、6 萬個分度,甚至更多的分度數,并且用于工業生產的流水線上。
    3.因為目前國外主要生產特種準確度等級和高準確度等級衡器的企業(國內生產企業也在 效仿),都是用“可讀性”替代“實際分度值”來表示,為了統一計量技術指標,建議以后檢 定規程和型式評價大綱等文件,是否可以將特種準確度等級衡器的分度值改為“可讀性”,以 避免使用者發生誤解?;蛘呓y一要求取消“可讀性”,改用實際分度值 d 來表示。如果有企業認為“可讀性”不同于實際分度值 d,那么則要求該衡器必須標明實際分度值的大小。
     4.衡器的試驗目的是為了使得該產品能在實際使用條件下保持其計量與技術特性不變。為 了體現公平公正的原則,防止可鉆空子的漏洞,建議各種準確度等級的型式評價試驗中都應該 規定試驗鑒別力、預熱時間、溫度性能、量程穩定性、示值隨時間變化、傾斜、耐久性、濕熱 穩態等指標。
    我們認為無論是法制與非法制計量范疇,必須考慮實際使用的溫濕度等環境條件, 因此在衡器計量產品的型式評價試驗中,上述大部分試驗項目是必須要做的。
    5.針對以上 R76-1 國際建議中存在的一些問題,建議是否可以將 R76-1 國際建議拆分為幾 個平行的文件,一個是專門針對特種準確度等級衡器的,一個是針對其他準確度等級的衡器。
     參考文獻:
    [1]OIML R76-1《非自動衡器》(2006E)國際建議[S]
    [2]OIMLR111《E1、E2、F1、F2、M1、M2、M3級砝碼》(2004E)國際建議[S]
     [3]JJG2053-2016《質量計量器具檢定系統表》[S]
    轉自中國衡器網
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