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本文針對電子稱重儀表檢測過程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行了分析，提出稱重儀表輸入信號提法比輸入信號電壓合適，并對檢測稱重儀表使用的傳感器模擬器提出了要求，提出了制訂稱重儀表檢測規(guī)范的必要性。
一、概述
稱重儀表作為電子衡器的重要組成部分已廣泛應(yīng)用于我國的各行各業(yè)，作為電子衡器的大腦部件，其產(chǎn)品質(zhì)量和準(zhǔn)確性、可靠性已被越來越引起重視，國家相關(guān)部門也加大了管理力度。由于稱重儀表的特殊性，采用了一些比如六線制、比例式電壓測量、零點(diǎn)跟蹤等的特殊技術(shù)，大大降低了稱重儀表的成本，提高了稱重儀表的精度，進(jìn)而大幅度提高了衡器精度。在產(chǎn)品生產(chǎn)檢驗(yàn)過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)年輕的技術(shù)人員對稱重儀表的輸入信號的理解不是很準(zhǔn)確，造成一些測量誤差或錯(cuò)誤，本文就稱重儀表的模擬輸入信號和產(chǎn)品檢測中對模擬傳感器的要求進(jìn)行討論，供商討。
二、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)概況
我國關(guān)于稱重顯示器的國家標(biāo)準(zhǔn)最早是由濟(jì)南金鐘電子衡器股份有限公司的前身濟(jì)南衡器廠于1987 起草的GB 7724-87 《稱重顯示控制器技術(shù)條件》，到1999 年，濟(jì)南金鐘電子衡器股份有限公司根據(jù)OIML R76-1 《非自動(dòng)衡器》（1992 年版） 對GB 7724-1987 《稱重顯示控制器技術(shù)條件》進(jìn)行了修訂，形成了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7724-1999《稱重顯示控制器》， 該標(biāo)準(zhǔn)等效采用了OIMLR76-1 《非自動(dòng)衡器》中對電子衡器的稱重顯示控制器的技術(shù)要求和計(jì)量要求，又于2008 年根據(jù)OIML R76-1 《非自動(dòng)衡器》（2006 年版） 對GB/T7724-1999 《稱重顯示控制器》進(jìn)行了修訂，形成了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7724-2008 《電子稱重儀表》，這是目前執(zhí)行的版本。OIML R76 國際建議中關(guān)于稱重儀表模塊試驗(yàn)的內(nèi)容很少，只是基本的計(jì)量要求和技術(shù)要求，國家標(biāo)準(zhǔn)中對稱重儀表的檢測也提出了一些基本原則和要求，JJG 649-1990 《數(shù)字稱重顯示器（試行） 檢定規(guī)程》由于歷史原因也沒有進(jìn)行及時(shí)修訂，同時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)也不相符，造成執(zhí)行的困難，至今沒有形成一個(gè)權(quán)威和正式的檢測規(guī)范，這樣對各級計(jì)量檢測管理部門和企業(yè)對稱重儀表的檢測造成了不少麻煩和困難，沒有一個(gè)統(tǒng)一的檢測規(guī)范，易產(chǎn)生糾紛，目前在國際上比較權(quán)威的關(guān)于稱重儀表的檢測僅可以參考WELMEC 歐洲法制計(jì)量協(xié)定2001 年8 月出版的WELMEC2.1 《Guide forTesting Indicators》（Non-automatic Weighing Instruments）［《稱重顯示器試驗(yàn)指南》（非自動(dòng)衡器）］。在此也呼吁國家有關(guān)部門盡快制訂出適合我國的稱重儀表檢測的指南（規(guī)范），以方便計(jì)量檢測機(jī)構(gòu)和企業(yè)執(zhí)行。
三、關(guān)于稱重儀表輸入信號情況
查閱大量的產(chǎn)品資料、說明書以及一些標(biāo)準(zhǔn)，對稱重儀表的輸入信號或信號范圍的描述單位基本都是mV，儀表的靈敏度單位都是μV/d。
（一） 在GB/T 7724-1999《稱重顯示控制器》國家標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定的最高輸入靈敏度的單位就是μV/d。
（二） 在GB/T 7724-2008 《稱重儀表》國家標(biāo)準(zhǔn)中，3.2.1 實(shí)際分度值以質(zhì)量單位表示的兩個(gè)相鄰示值的差值。在本標(biāo)準(zhǔn)中，也表示稱重儀表每實(shí)際分度值對應(yīng)的輸入信號電壓。
（三） 在GB/T 14250-2008 《衡器術(shù)語》6.4.2稱重指示器每個(gè)檢定分度值的最小輸入電壓中，每個(gè)檢定分度值的信號Δu 按如下方法計(jì)算：
Δu=C/Emax·Uexc·R/N·e
其中：C———稱重傳感器額定輸出
Emax———稱重傳感器最大秤量
Uexc———稱重傳感器激勵(lì)電壓
R———載荷傳遞裝置縮比
N———稱重傳感器數(shù)量
e———衡器檢定分度值
（四） 在GB/T 14250-2008 《衡器術(shù)語》6.11輸入電壓信號范圍是測量范圍信號電壓與靜載荷信號電壓之和。
（五） WELMEC2.1 《稱重顯示器試驗(yàn)指南（非自動(dòng)衡器）》中關(guān)于最小檢定分度值要求制造廠家應(yīng)規(guī)定檢定分度值VSI 的最小值， 這個(gè)值用μV/VSI 給出。
（六） 在JJG 649-1990 《數(shù)字稱重顯示器（試行） 檢定規(guī)程》中15.1 條規(guī)定采用直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源、電位差計(jì)或?qū)Ｓ眯盘柲M器作為檢定顯示器的標(biāo)準(zhǔn)器。
從以上標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品說明書等資料似乎可以得出這樣的結(jié)論，即稱重儀表的輸入信號是電壓，只要保證了輸入電壓準(zhǔn)確就能保證儀表準(zhǔn)確，就可以用電壓來檢測儀表，與檢測直流數(shù)字電壓表似乎有相同之處。
以上結(jié)論是否正確，我們進(jìn)行一些分析。
四、關(guān)于稱重傳感器的信號輸出
稱重儀表接收的是稱重傳感器給出的信號，且主要是指電阻應(yīng)變式稱重傳感器，稱重傳感器的輸出是以稱重傳感器的輸出靈敏度表示，主流是2mV/V 或3mV/V，指標(biāo)稱值。在GB/T 5603-1985 《負(fù)荷傳感器名詞術(shù)語》中第32 條靈敏度的定義是輸出增量與所加的負(fù)荷增量之比，又稱傳感器系數(shù)。［注：應(yīng)變式傳感器通常用每輸入1V 電壓時(shí)額定輸出的mV(或μV)數(shù)表示(mV/V)。］在GB/T 7551-2008 《稱重傳感器》中3.4.13條靈敏度定義為稱重傳感器響應(yīng)（輸出） 的變化與相應(yīng)激勵(lì)（施加的載荷） 的變化之比。在GB/T 14250-2008 《衡器術(shù)語》中6.4.1 條稱重傳感器額定輸出是指稱重傳感器在額定載荷下響應(yīng)（輸出） 的變化對相應(yīng)的激勵(lì)變化的比。從以上標(biāo)準(zhǔn)可以看出，關(guān)于稱重傳感器的輸出名稱不完全相同，定義也不易理解，現(xiàn)在關(guān)于稱重傳感器輸出比較常用的名詞是靈敏度，對于額定載荷10t，靈敏度是2mV/V 的稱重傳感器，比較通俗的理解就是當(dāng)稱重傳感器承受10t 的額定載荷時(shí)，在稱重傳感器施加1V 的激勵(lì)電壓，則稱重傳感器的輸出是2mV，若施加10V 的激勵(lì)電壓，則稱重傳感器的輸出是20mV，以此類推；同理，當(dāng)此傳感器施加5t 的載荷時(shí)，在稱重傳感器施加1V 的激勵(lì)電壓，則稱重傳感器的輸出是1mV。從以上分析可以看出，稱重傳感器的根本輸出單位是mV/V，而不是mV，這也是稱重傳感器不同于其他一些傳感器的參數(shù)之一。
五、關(guān)于傳感器模擬器
為了方便檢測稱重儀表，各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以使用傳感器模擬器對儀表進(jìn)行檢測，同時(shí)提出了對模擬器的基本要求。在GB/T 7724-2008 《電子稱重儀表》國家標(biāo)準(zhǔn)中3.4 條傳感器模擬器的定義是模擬稱重傳感器標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號的一種裝置，可用來檢驗(yàn)稱重儀表的某些計(jì)量特性。模擬應(yīng)變式稱重傳感器的傳感器模擬器，其輸出電壓應(yīng)等于激勵(lì)電壓（V） 與給定的傳感器輸出（mV/V） 的乘積。模擬數(shù)字稱重傳感器的數(shù)字傳感器模擬器可按給定重量值輸出相應(yīng)的數(shù)字信號。
在7.3.1.7 條傳感器模擬器中規(guī)定“模擬器應(yīng)按ETU 激勵(lì)電壓校準(zhǔn)（AC 激勵(lì)電壓也就是AC 校準(zhǔn)）。校準(zhǔn)后量程的準(zhǔn)確度誤差應(yīng)小于0.1%”。在WELMEC2.1 《稱重顯示器試驗(yàn)指南（非自動(dòng)衡器）》4.6 條模擬器規(guī)定“模擬器應(yīng)適合于檢測顯示器。模擬器應(yīng)進(jìn)行顯示器激勵(lì)電壓校準(zhǔn)（AC 激勵(lì)電壓也就是AC 校準(zhǔn)）。
從以上標(biāo)準(zhǔn)可以看出，稱重傳感器的模擬器輸出（靈敏度） 必須是與稱重傳感器的輸出形式相同，其單位也應(yīng)是mV/V，且應(yīng)滿足稱重儀表的要求并適合用于檢測稱重儀表。因此，直接采用直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源作為稱重傳感器的信號源是不合適的。
六、稱重儀表輸入信號分析
稱重儀表的信號來源是稱重傳感器，因此稱重儀表必須滿足稱重傳感器的要求，稱重儀表與稱重傳感器的連接線至少4 根且有激勵(lì)，而電壓表只需要2 根線，沒有激勵(lì)，這就是稱重儀表與直流電壓表輸入的不同之處。借用WELMEC2.1 《稱重顯示器試驗(yàn)指南（非自動(dòng)衡器）》中的例子，傳感器的靈敏感為2mV/V；激勵(lì)電壓為10V；傳感器加載范圍是最大量程的30%；檢定分度數(shù)為6000VSI；則通過公式計(jì)算(2[mV/V]·10 [V]·30%) / 6000 VSI = 1 μV/VSI 可得每檢定分度的電壓值為1μV （即1μV/VSI），也可以說稱重儀表的靈敏度是1μV/d。知道或廠家提供了儀表的靈敏度，簡單地通過計(jì)算或檢測儀表的輸入信號電壓保持一致是否可以檢測稱重儀表的準(zhǔn)確度呢？非也，除非能保證稱重儀表的激勵(lì)電壓為標(biāo)準(zhǔn)10V。對于用于檢測儀表的標(biāo)準(zhǔn)器使用的模擬器的輸出靈敏度可以是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號（例2mV/V），但是稱重儀表輸出的激勵(lì)電壓卻不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，以上
例子中的激勵(lì)電壓10V，可以是一個(gè)標(biāo)稱值，但實(shí)際是有偏差的，每塊儀表可能都不相同，可能是9.9V，也可能是9.8V，它是不一樣的，有偏差的，激勵(lì)電壓不同，計(jì)算得到的儀表靈敏度就不同（指以μV/d 為單位而言），這可能也是標(biāo)準(zhǔn)中所說的“模擬器應(yīng)進(jìn)行顯示器激勵(lì)電壓校準(zhǔn)”的原因。如果我們改變一下例子中的計(jì)算公式，改為2[mV/V]·30%) / 6000 VSI = 0.1 μV/V/VSI，即變?yōu)槊總€(gè)檢定分度值的輸入信號是0.1 μV/V，而不是輸入電壓1 μV，這樣可以去掉稱重儀表激勵(lì)電壓不同的影響。
在一個(gè)衡器系統(tǒng)中，保持系統(tǒng)精度的信號單位應(yīng)是mV/V，而不是mV，也就是說對已標(biāo)定后的儀表來說，只要保證稱重儀表輸入信號的準(zhǔn)確，不管儀表激勵(lì)電壓是否變化，都可保證衡器的準(zhǔn)確，這也是稱重儀表與電壓表的差異和不同。在2010 年01 期《衡器》發(fā)表的《一種免加載校準(zhǔn)方法》中所使用的原則也是這個(gè)道理，這也是為什么要同時(shí)測量模擬器的激勵(lì)電壓和輸出，從而保證輸入儀表信號以mV/V 為單位的一致，從而保證系統(tǒng)精度的原因，這也與稱重傳感器的輸出靈敏度的單位一致。
因此，在衡器系統(tǒng)中，關(guān)于稱重儀表的輸入以輸入信號表示要比輸入信號電壓合適，表示單位以mV/V 表示比mV 合適，稱重儀表的最高靈敏度以單位μV/V/VSI 表示比以單位μV/VSI 表示更貼切。從以上分析可以看出，稱重儀表的檢測或標(biāo)準(zhǔn)中，自然不自然地、或多或少地受到了直流電壓表的標(biāo)準(zhǔn)和檢測規(guī)范的影響。
 

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