淺析電子天平示值誤差的檢定與數據處理

趙淑英

忻州市綜合檢驗檢測中心 山西忻州 034000

目前，電子天平在各類研發、生產場景應用十分廣泛，用于各種原料、產品的稱量。國家發布的《電子天平檢定規程》嚴格規定了電子天平檢定應采用的方法，按規程要求的檢定方法，檢定過程中需要記錄的數據達到100多條，并且涉及轉換點、實際誤差、允許誤差等數值計算。基于此現狀，本文介紹了一種電子天平輔助檢定系統的設計方案[1]。

1 示例

例1：測量電子天平的載荷點示值誤差（200g/0．1mg）規程規定：0-50g，±0．5mg，最大允許誤差的 1/3=0．17mg；＞50-200g，±1．0mg，最大允許誤差的 1/3=0．34mg。a．如果檢定過程中只使用砝碼的標稱值：E2等級砝碼50g的最大允許誤差為：±0．10mg＜0．17mg通過；E2等級砝碼200g的最大允許誤差為：±0．3mg＜0．34mg通過；F1等級砝碼50g的最大允許誤差為：±0．3mg＞0．17mg不通過；F1等級砝碼200g的最大允許誤差為：±1．0mg＞0．34mg不通過。b．如果檢定過程中使用砝碼的實際質量值：F1等級砝碼50g的擴展不確定度為：±0．10mg＜0．17mg通過；F1等級砝碼200g的擴展不確定度為：±0．3mg＜0．34mg通過；F2等級砝碼50g的擴展不確定度為：±0．3mg＞0．17mg不通過。綜合上述，電子天平（200g/0．1mg）檢定砝碼為：準確度等級：E2等級砝碼無磁砝碼（優選）；質量范圍：1mg-200g。簡而言之，檢定d=0．1mg、e=10d的電子天平應用E2等級無磁砝碼的實際值。

2 電子天平示值誤差的檢定與數據處理

2.1 數據采集

此模塊用于完成計算機與電子天平之間的通信，實現示值讀取、清零操作、校準操作等功能，用于在軟件端實現儀器的虛擬化。電子天平最常用的數據傳輸接口為RS232串口。系統軟件采用MSComm串口通信控件方式，向電子天平發送十六進制指令，不同品牌型號的電子天平指令會存在差異，系統可以根據天平的品牌型號信息自動選擇相應指令。由于設備同時只能接收單一指令，并且砝碼放置到天平之后，需要一定的穩定時間，因此采用定時器控制，延時發送指令或讀取數據，完成需要多個指令組合操作的復雜功能。可自動識別是否已放置指定的砝碼，并且通過短時間內多次數據采集，確認示值穩定之后，開始采集有效數據，若在指定時間內示值不能穩定指示，直接判定為不合格器具。

2.2 最大允許誤差

最大允許誤差就是電子天平經過預熱之后，按照規定程序對天平進行校準，數值清零，在校準的過程中先是對天平不斷加載，使其數值達到最高，又陸續地對天平架進行減載，最后直到數值再次為零。在加載、減載的數值變化過程中對數值進行詳細記錄，然后對數值的誤差加以計算，看其最大允許誤差是否在合理區間內，示值誤差（E）：E=I-I0，I指的是天平數值，I0指的是標準砝碼的標準數值。電子天平的最大允許誤差如果超過了合理區間，就要對其進行重新檢定和調整[2]。

2.3 示值誤差檢定

規程規定：各載荷點的示值誤差不得超過該天平在該載荷時的最大允許誤差。測試時，載荷應從零載荷開始，逐漸地往上加載，直至加到天平的最大稱量，后逐漸地卸下載荷，直到零載荷為止。試驗載荷必須包括下述載荷點：a)空載；b)最小稱量；c)最大允許誤差轉換點所對應的載荷（或接近最大允許誤差轉變點）；d)最大稱量。無論加載或卸載，應保證有足夠的測量點數，對于首次檢定的天平，測量點不得少于10點；對于后續檢定或使用中檢驗的天平，測量點數可以適當減少，但不得少于6點。此天平的必檢點為：最小稱量Min：100d=10mg=0．0100g。轉折點為：50gMPE=±0．5e=±0．5mg；200gMPE=±1．0e=±1．0mg；220gMPE=±1．5e=±1．5mg。 鑒 定 結 果 如 表 1所 示。 從 表1中可以看出此天平的示值誤差為：0g≤m≤50g0．1e；50g＜m ≤ 200g0．2e；200g＜m ≤ 210g0．3e。所以此電子天平的示值誤差符合規程要求。

2.4 四角誤差

這一檢定也叫偏載檢定，主要是在電子天平的秤盤上放置稱重物質，并且通過該物質在秤盤上的位置移動變化，衡量電子天平的測量數值是否有變化的依據，以此來判定電子天平的準確程度。但是也要注意的是，在秤盤上放置物質測量時也要根據天平的最大承載量等要求進行使用和檢測。

2.5 軟件界面

軟件功能實現后，需要更加友好的交互界面，使操作更加簡單快捷，達到提高效率的目的。軟件UI基于MFC對話框設計，將待檢定的電子天平列表展示在主窗口，方便快速查詢到需要檢定的電子天平。選擇電子天平后，在彈出的檢定窗口中，采用選項卡的方式，將計量器具信息、檢定項目、檢定結果放置在不同的選項卡，開始檢定后，不需要操作計算機，只需要按照提示放置砝碼即可，系統根據檢定作業流程，自動跳轉至相應的選項卡，檢定過程簡化了人工操作，提高了工作效率[3]。

3 結語

表1 電子天平示值誤差檢定記錄表

伴隨著我國經濟和科技不斷發展，電子天平在很多行業領域中都得到了廣泛的應用，小到街頭巷尾的小型超市，大到國家科研項目的研究工作，電子天平都能在其中發揮其應有的作用。本文針對影響電子天平計量檢定的因素加以分析，又在此基礎上對其檢定方法加以探究，僅供參考。