電子汽車(chē)衡檢測(cè)校準(zhǔn)方法

 一、引言

由于近年來(lái)電子汽車(chē)衡的秤量越來(lái)越大，按照法定的方法檢定或校準(zhǔn)成為一種很難操作的工作，所以許多有志之士就在不斷的探索合理而有效的檢定或校準(zhǔn)方法。怎么能夠準(zhǔn)確、方便、安全地獲得一臺(tái)大型電子汽車(chē)衡的稱量性能，按照我國(guó)目前各個(gè)地方技術(shù)機(jī)構(gòu)所具備的能力，僅僅采用砝碼法是不能輕易達(dá)到目的的。

二、檢定工作的內(nèi)涵

R76-1《非自動(dòng)衡器》國(guó)際建議中對(duì)于稱量性能的檢測(cè)要求：

從零點(diǎn)逐步施加試驗(yàn)載荷至最大秤量(Max)，再以相反次序逐步卸下試驗(yàn)載荷至零。測(cè)定初始固有誤差時(shí)，至少選擇10個(gè)不同的試驗(yàn)載荷，其它稱量試驗(yàn)至少選擇5個(gè)試驗(yàn)載荷。選擇的試驗(yàn)載荷包括最大秤量(Max)，最小秤量（Min），以及處于或接近最大允許誤差改變的那些載荷值。

我們從中可以清楚地看到以下幾個(gè)方面的情況。

1.檢測(cè)是從零點(diǎn)逐步開(kāi)始加載試驗(yàn)載荷，一直到最大秤量。

目的是檢查該衡器的誤差曲線是否在允許誤差帶的范圍之內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有個(gè)別秤量值的誤差偏離了允許誤差帶，也可以通過(guò)稱重指示器的線性修正功能進(jìn)行修正，保證衡器的整個(gè)稱量性能全部在允許誤差的范圍內(nèi)。

2.然后，逆順序逐步卸載試驗(yàn)載荷，直至零點(diǎn)。

目的是檢查該衡器回程的誤差曲線（即滯后線性），是否在允許誤差帶的范圍內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有個(gè)別秤量值的誤差偏離了允許誤差帶，也是可以通過(guò)稱重指示器的線性修正功能進(jìn)行修正的。

3.測(cè)定初始固有誤差時(shí)，至少選擇10個(gè)試驗(yàn)載荷。

一般在對(duì)一臺(tái)新型衡器進(jìn)行型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)時(shí)，需要選擇10個(gè)試驗(yàn)載荷進(jìn)行檢測(cè)，目的是了解此類(lèi)新型產(chǎn)品的“初始固有誤差”的情況。只有通過(guò)定型鑒定了的衡器產(chǎn)品，在首次檢定及后續(xù)檢定時(shí)，就可以只選擇5個(gè)試驗(yàn)載荷。

4.選擇最大允許誤差改變的載荷值。

最大允許誤差改變的載荷值，這些點(diǎn)是一臺(tái)衡器要求比較高的、比較難的點(diǎn)。比如，3級(jí)秤的500e、2000e的兩個(gè)載荷值，500e這一點(diǎn)在允許誤差±0.5e是相對(duì)誤差最大的；2000e這一點(diǎn)在允許誤差±1.0e是相對(duì)誤差最大的。也就是說(shuō)，只要這些載荷點(diǎn)能夠在允許誤差范圍之內(nèi)，那么這臺(tái)電子衡器也就是合格的了。

當(dāng)然，電子汽車(chē)衡的檢定或校準(zhǔn)時(shí)還應(yīng)該包括：置零準(zhǔn)確度、偏載性能、除皮準(zhǔn)確度、重復(fù)性、鑒別閾等項(xiàng)目的試驗(yàn)。

三、幾種檢測(cè)方法解析

1.對(duì)于由多塊結(jié)構(gòu)組合承載器檢測(cè)方法

美國(guó)“NIST Handbook 44”手冊(cè)中規(guī)定，對(duì)于汽車(chē)衡、軸重儀及組合式汽車(chē)衡偏載試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)域應(yīng)為長(zhǎng)度1.2m和寬度3.0m，最大試驗(yàn)載荷應(yīng)滿足公式：最大載荷的比率r×0.9×CLC。其中，r是任意兩個(gè)或更多相鄰軸組的距離；CLC是 “集中載荷”（CLC≥衡器的最大秤量/（N-0.5））；N是承載器的節(jié)數(shù)。

按照以上的檢測(cè)方法，于是，就有專(zhuān)家就想出了這樣一個(gè)思路：汽車(chē)衡的承載力是由單節(jié)承載器決定的，是否可以按照每一節(jié)為一個(gè)稱量范圍，分別檢定？只要將每一節(jié)檢測(cè)合格，就認(rèn)可整臺(tái)汽車(chē)衡都符合稱量性能了呢?

但是有關(guān)專(zhuān)家告訴我，美國(guó)“NIST Handbook 44”手冊(cè)中的此項(xiàng)規(guī)定，是與美國(guó)聯(lián)邦公路管理局關(guān)于車(chē)輛載荷與橋梁總負(fù)荷關(guān)聯(lián)的一個(gè)公式，其目的是要求設(shè)計(jì)汽車(chē)衡時(shí)，必須與汽車(chē)對(duì)橋梁作用力按照集中載荷方式考慮的[r1] 。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)汽車(chē)衡承載器時(shí)，必須考慮承載器的剛度、強(qiáng)度也要按照橋梁的指標(biāo)。即使相同載荷，當(dāng)軸距不同的車(chē)輛稱量時(shí)，汽車(chē)衡也應(yīng)該能夠保證正常使用，而與汽車(chē)衡檢測(cè)方法沒(méi)有關(guān)系。

2.現(xiàn)場(chǎng)單獨(dú)檢測(cè)稱重傳感器方法

最近看到一篇文章中提出的一種檢測(cè)思路。就是在汽車(chē)衡安裝現(xiàn)場(chǎng)將稱重傳感器從承載器下取出，使用一種便攜式裝置只對(duì)稱重傳感器進(jìn)行檢測(cè)調(diào)整，就認(rèn)為完成了該衡器的檢測(cè)。

這種思路是一種“瞎子摸象”的方法，只是考慮了稱重傳感器對(duì)衡器的影響因素，而忽視了其他裝置對(duì)稱量性能的影響。與其采用這種方法，還不如直接拿稱重傳感器的出廠檢測(cè)報(bào)告看更直接。

實(shí)際上，任何一臺(tái)電子衡器的稱重傳感器和稱重指示器，都是出廠前通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備對(duì)其計(jì)量性能檢測(cè)過(guò)的。這種在使用現(xiàn)場(chǎng)再使用便攜式裝置的稱重傳感器檢測(cè)，是沒(méi)有任何意義的工作。

3.承載器分段檢測(cè)準(zhǔn)確度

有這樣一種檢測(cè)方法：是在對(duì)汽車(chē)衡進(jìn)行偏載試驗(yàn)之后，對(duì)于由多段結(jié)構(gòu)的承載器選擇任意一段，進(jìn)行稱量性能的加載試驗(yàn)，與檢定規(guī)程規(guī)定的加載載荷不同，僅僅只是將部分重量的砝碼進(jìn)行加載試驗(yàn)，如果需要也可以再選擇一段承載器進(jìn)行檢測(cè)。要求在該秤量值時(shí)稱量誤差不大于最大允許誤差。

也就是說(shuō)，對(duì)于由三段結(jié)構(gòu)的承載器，只需要使用1/3Max的砝碼，對(duì)其中一段承載器進(jìn)行加載，只是檢測(cè)1/3Max的稱量性能。

優(yōu)點(diǎn)：

⑴這種方法只采用了部分的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，對(duì)一臺(tái)大秤量的衡器進(jìn)行了檢測(cè)，減少了砝碼的使用量。

⑵這種方法對(duì)承載器進(jìn)行了集中加載，考核了承載器的相對(duì)變形量，但是無(wú)法知道該汽車(chē)衡的整體稱量性能。

缺點(diǎn)：

⑴這種方法僅僅檢測(cè)了該汽車(chē)衡部分的量程，無(wú)法知道大于這個(gè)量程時(shí)的性能變化情況。

⑵實(shí)際上此種方法與第一種思路是非常相似的，僅僅作為偏載檢測(cè)是可以考慮的方法。

4.分量程檢測(cè)性能

在一篇文章上看到這樣的一種想法：檢測(cè)工作是在對(duì)衡器使用砝碼進(jìn)行偏載試驗(yàn)之后，將不知道確切重量值的載荷（大約1/3Max）加載到承載器上,從稱重指示器得到一個(gè)重量值，再加載一組砝碼（大約1/500Max）,觀察示值是否增加了相同的重量值；取下砝碼后再將不知道確切重量值的載荷（大約1/3Max）加載到承載器上，從稱重指示器上又得到一個(gè)重量值，再加載一組砝碼（大約1/500Max），觀察示值是否增加了相同的重量值；依次類(lèi)推，直至到一個(gè)不確定的最大量程。

問(wèn)題：

此種方法看似加載載荷至該衡器一個(gè)不確定的量程，得到了該衡器的一個(gè)分量程的稱量線性。而實(shí)際上，拿一個(gè)不知道確切量值的載荷加載到衡器上，是無(wú)法得到被測(cè)衡器實(shí)際稱量性能的，即使其中也用一組砝碼檢查了某一段的稱量性能，也僅僅是整個(gè)稱量性能中的某一小段，至于該衡器的整個(gè)線性曲線的走向是無(wú)法知道的。所以也就無(wú)法得出該衡器整個(gè)稱量性能的優(yōu)劣了。

5.輔助檢定方法

獨(dú)立的輔助檢定方法是由力發(fā)生器（或液壓）機(jī)構(gòu)、反力裝置、傳感器和測(cè)量?jī)x表等組成的用于實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)衡施加標(biāo)準(zhǔn)載荷的單元，用于解決砝碼難于運(yùn)輸；檢定工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低；搬運(yùn)大量砝碼安全性差；成本費(fèi)用高；很難嚴(yán)格按照檢定規(guī)程進(jìn)行檢定等問(wèn)題。每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)載荷單元既可以單獨(dú)檢測(cè)，也可以組合對(duì)各個(gè)秤量值進(jìn)行遞增或遞減檢測(cè)。

優(yōu)點(diǎn)：

⑴可以快速檢測(cè)到被測(cè)衡器的最大秤量，得到被測(cè)衡器誤差線性曲線；

⑵  解決了運(yùn)輸大量砝碼的安全問(wèn)題和費(fèi)用問(wèn)題；

⑶  提高了檢測(cè)工作的勞動(dòng)效率。

缺點(diǎn)：

⑴要在衡器的基礎(chǔ)上建立一套安裝反力裝置的機(jī)構(gòu)；

⑵因?yàn)檫@個(gè)裝置在承載器上的是幾個(gè)集中作用點(diǎn)，比使用砝碼作用于承載器上的面積小的太多，所以對(duì)被測(cè)衡器承載器要求有足夠的強(qiáng)度、剛度；

⑶標(biāo)準(zhǔn)載荷單元應(yīng)該早日爭(zhēng)取被列入“質(zhì)量計(jì)量器具檢定系統(tǒng)框圖”，作為“工作計(jì)量器具”使用。

四、總結(jié)

檢測(cè)一臺(tái)電子汽車(chē)衡的稱量性能，實(shí)際上也是在檢測(cè)這臺(tái)衡器組成各個(gè)部分的設(shè)計(jì)、制造、安裝質(zhì)量。

 這里以承載器結(jié)構(gòu)的情況進(jìn)行分析:

  這是一個(gè)中準(zhǔn)確度等級(jí)的電子汽車(chē)衡誤差分布圖。

其中圖中粗的誤差曲線1是在大于2000e這一點(diǎn)后，出現(xiàn)“0”的誤差，而細(xì)誤差曲線2是在小于2000e這一點(diǎn)前，出現(xiàn)“0”的誤差。

為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？經(jīng)過(guò)大量的數(shù)據(jù)積累分析，粗的誤差曲線現(xiàn)象是反映該汽車(chē)衡承載器剛度優(yōu)于1/800，而細(xì)的誤差曲線現(xiàn)象是反映該汽車(chē)衡承載器剛度低于1/800，而且細(xì)的誤差曲線的曲率半徑越小，說(shuō)明該汽車(chē)衡承載器的剛度越低。

任何一臺(tái)電子汽車(chē)衡是由四大部分組成的：承載器、稱重傳感器、稱重指示器、支撐機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)），我們?cè)诳紤]電子汽車(chē)衡性能時(shí)，必須考慮這些組成部分的結(jié)構(gòu)和性能。任何一臺(tái)衡器都有初始固有誤差，這個(gè)初始固有誤差是衡器在性能檢測(cè)和量程穩(wěn)定性檢測(cè)前所確定的誤差。初始固有誤差的定義說(shuō)的好：任何一臺(tái)衡器自其設(shè)計(jì)制造安裝結(jié)束之后，這臺(tái)衡器的命運(yùn)就已經(jīng)確定的了。為什么要這樣講呢？因?yàn)?，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，承載器的剛度、強(qiáng)度都是設(shè)計(jì)所決定的，稱重傳感器的技術(shù)指標(biāo)也是設(shè)計(jì)時(shí)選擇的，稱重指示器的參數(shù)（分度數(shù)、靈敏度、噪聲、零點(diǎn)溫度性能、量程溫度性能等）也是設(shè)計(jì)時(shí)選擇的，而支撐機(jī)構(gòu)（基礎(chǔ)）的質(zhì)量是由混凝土的標(biāo)號(hào)、鋼筋配置（或者是鋼鐵框架結(jié)構(gòu)）確定的；再保證制造過(guò)程中各個(gè)部分加工工藝的執(zhí)行程度；安裝過(guò)程中保證質(zhì)量。這些原始數(shù)據(jù)確定的前提下，自然這臺(tái)衡器固有誤差也就確定了。

所以要得到一臺(tái)電子汽車(chē)衡的稱量性能，必須做到以下幾點(diǎn)：

1.只有檢測(cè)到該汽車(chē)衡的最大秤量，才能知道被測(cè)汽車(chē)衡的稱量誤差曲線。這樣即使出現(xiàn)個(gè)別秤量點(diǎn)超出允許誤差要求，也可以通過(guò)稱重指示器的誤差修正功能進(jìn)行調(diào)整。

2.必須有一套可以方便、安全進(jìn)行檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)裝置。目前福建省計(jì)量科學(xué)研究院研制的“獨(dú)立的輔助檢定方法”，可能存在這樣那樣的一些問(wèn)題，但是它能夠方便、安全地檢測(cè)到汽車(chē)衡的最大秤量，能夠給予汽車(chē)衡一個(gè)基本稱量誤差曲線。

3.除了要考慮四大部件的質(zhì)量之外，制造企業(yè)也必須注意邊界條件對(duì)衡器性能影響。例如，位移邊界條件和應(yīng)力邊界條件所包括的：基礎(chǔ)板質(zhì)量、基礎(chǔ)高度差、混凝土強(qiáng)度、混凝土充填、壓頭結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)剛度、承載器焊接變形、承載器連接等影響。

 

參考文獻(xiàn)

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[3]JJG1118-2015 電子汽車(chē)衡（衡器載荷測(cè)量?jī)x法）檢定規(guī)程

[4]沈立人 邊界條件對(duì)衡器性能影響問(wèn)題的探討[J]衡器 20012.7.