計量檢定電子秤的誤差及改進方法分析

王琳

摘? 要：誠信是中華民族的傳統美德，計量誠信則是非常重要的經濟道德。電子秤的準確度是維持市場穩定發展的重要因素。電子秤是一種精密的測量儀器，在生產和操作過程中容易產生一些誤差，從而影響稱量結果的準確性。因此需要對電子秤進行計量檢定。本文主要從電子秤本身和操作使用以及環境的角度出發分析電子秤的誤差來源，并提出相應的改進措施，以此來提高電子秤的準確度，保障個人和企業的利益，維持市場經濟的穩定發展。

關鍵詞：計量檢定? 電子秤? 誤差? 改進措施

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（b）-0072-03

Error Analysis and Improvement Method of Electronic Scale of Metrological Verification

WANG Lin

（Changchun Institute of Metrology， Changchun， Jilin Province， 130000 China）

Abstract： Honesty is the traditional virtue of the Chinese nation， and the measurement of honesty is a very important economic morality.The accuracy of electronic scale is an important factor to maintain the stable development of the market.Electronic scale is a kind of precise measuring instrument， which is easy to produce some errors in production and operation， thus affecting the accuracy of weighing results.Therefore， it is necessary to conduct metrological verification on the electronic balance.In this paper， the error source of electronic balance is analyzed from the perspective of electronic balance itself， operation and environment， and the corresponding improvement measures are put forward， so as to improve the accuracy of electronic balance， protect the interests of individuals and enterprises， and maintain the stable development of market economy.

Key Words： Metrological verification; Electronic scale; Error; Improvement measures

智能化時代的發展也給予了電子秤行業新的機遇和創新，整個行業在以快速發展的狀態來滿足社會中多樣化的需求。“小計量，大民生”，民生的發展與準確的計量息息相關，標準化的電子秤是建立誠信市場的基石，是衡量企業持續性發展的核心動力[1]。在日常生活中，電子秤隨處可見，幾乎成為了生活必需品。然而，在生產制造電子秤過程中，存在一些無法避免的誤差，進而影響了電子秤計量的準確性。因此，在電子秤投入使用前需要經過專門的計量檢定，以此來提高電子秤的準確度，維持市場的穩定發展和保護消費者的合法權益。

1? 電子秤工作原理

電子秤（Electronic balance）是一種利用胡克定律原理測定物體質量的工具，其主要組成部分有稱重臺、接線盒、屏蔽信號電纜、稱重傳感器和稱重顯示儀表。電子秤的工作原理是將物體放置于稱重臺上，受重力作用給傳感器施加了壓力，讓傳感器發生彈性形變，其阻抗隨之發生變化并激勵電壓作用輸出一個變化的模擬信號，通過線性放大電路放大信號且將其傳輸到模數轉換器，利用CPU運算處理器對質量信號進行轉換處理成顯示質量值，最終顯示于儀表上，從而實現了電子秤計量的功能[2]。

電子秤是國家強制檢定的計量儀器，其合格產品是檢定分度值e和細分值D的標準，是完全受國家計量法保護的產品。因此，電子秤的計量檢定是依照國家規定而必須進行的工作。而對電子秤的稱量性能進行深入研究，充分的掌握誤差的來源以及改進的相關措施有助于提高電子秤檢定工作的效率。

2? 電子秤的誤差來源

2.1 四角偏載誤差

四角誤差指的是在對物體進行稱重時放置在稱重盤上的位置會不同，其產生的偏載會使得電阻應變計出現附加應變，使得稱重傳感器的輸出產生誤差，進而影響測量的結果。出現四角偏載誤差的原因主要是電子秤稱重傳感器的靈敏度出現問題了。理論而言，物品放置在稱重盤上的任意位置對稱量結果是不會產生影響的，但是對于生產制備電子秤所用的電子材料是不同的，例如制備電阻的工藝、傳感器的彈性材料等都會出現偏差，進而影響傳感器相對應的激勵電壓的穩定性，電壓出現不穩定情況就直接影響輸出信號，就會出現四角偏差誤差。當前市場上也有一些產品是在每個傳感器的支路上連接一個點位器，以調整電阻來分壓進而平衡各點的信號輸出，實現減小四角偏載誤差的目的。

2.2 稱量誤差

2.2.1 零點漂移

在計量過程中，電子秤都會出現零點漂移的誤差，這種誤差是直接影響計量檢定穩定性的。在電子秤實際的應用過程中，稱重物體的重量都是大小不一的，從而使傳感器在運作時的負載反復多次的變化，但是傳感器的結構非常的復雜以至于無法滿足重力負載的快速變化，最終使稱重傳感器的觸點出現變化，儀表上的指針不能準確的歸零，零點出現漂移那么就會直接影響物體的測量結果[3]。

2.2.2 傳感器稱量線性變化

物體對傳感器的重力作用和儀表上輸出的數值應該呈線性關系變化，但是由于環境的溫差、浮塵以及沖擊力等等的影響，傳感器的負載和對應的輸出電壓之間沒有呈線性關系，而是非線性關系，使得稱量結果發生較大的偏差。現今也有一種分段校準的電子秤，其會進行線性校準以降低誤差較大的稱量點，進而達到降低整體誤差的作用。

2.2.3 擦靠

在對物體進行稱重計量時，物體本身的全部重量沒有作用到電子秤的稱重傳感器上，其產生的輸出信號與實際值相比偏小，這就是所謂的稱重臺擦靠。稱重臺擦靠是一種非常不科學和不規范的行為，會讓測量的結果嚴重小于物體的實際重量，此種現象主要出現于一些重量負載非常大的物體，或是體積較為龐大的物體。

2.3 鑒別力誤差

電子秤的鑒別力是針對于一些微小物體對傳感器作用而變化的反應能力，其主要目的是檢驗電子秤內部結構的連接和摩擦過程，因此，鑒別力誤差主要來源就是電子機械連接中的摩擦力[4]。換句話來說，鑒別力也是電子秤的檢測限，傳感器和稱重表盤對于微小重量的變化而產生的分辨力都是影響電子秤的鑒別力的重要因素。此外，傳感器線性關系也會影響電子秤的鑒別力。

2.4 重復測量誤差

在相同的環境條件下，對同一物體或是負荷作用進行重復多次的測量操作所得到的輸出數值結果之間的差值，就是重復性誤差。這種誤差是由一些固定的因素造成的，如角差、傳感器條件不足以及側向力等等儀器本身固有的因素，對于一些環境中的因素，如重力場、風力、溫度、濕度等影響不大。在稱重時，稱重盤的負載會反復變化，使得接收器上下出現移位，進而導致作用力處于非垂直狀態，出現了傳感器側向力。傳感器正常運作的條件有激勵電壓、參數一致、傳力要求等等，這些條件需要在全部滿足的情況下才能保證測量值的重復性符合要求。

2.5 計量環境誤差

物體本身的重量是會隨著環境因素的變化而出現微小的偏差，例如環境中的溫度和濕度等因素會使得物體在稱重時出現變化，對于一些吸濕性較強的物質其對環境中濕度的要求極高。環境的變化是客觀存在的，無法絕對性的避免，其所帶來的影響需要工作人員進行深入的研究，科學的歸納出相關的規律并加以防范，以確保計量環境影響力最小化。

2.6 重力加速度的影響

在力學原理上，稱重可以分為力的動力效應稱重和靜力效應稱重。而電子秤采用的是靜力效應稱重或者是重力變形法稱重，此種稱重方式是受重力加速度不同而影響的，靜力效應稱重是利用物體在重力作用下讓彈性結構發生形變而測定重力的數值[2]。對于不同重力加速度的地區，其相同物體所產生的重力是存在差異的，進而會導致電子秤稱量的結果出現誤差。現代學者也對電子秤的誤差示值進行了研究，并提出了相應的公式，即E=P-m，其中E為示值誤差、P為示值、m為標準砝碼的標稱值。

3? 計量檢定電子秤誤差的優化措施

3.1 提高傳感器的質量

傳感器的質量將直接影響電子秤的產品質量以及檢定計量的結果，在生產過程中必須提高傳感器的質量。在傳感器的制備和選擇時需要符合電子秤的機械傳力和構造傳力的特點，而且要和市面上的傳感器參數保持一致，這樣就能夠保證產品出問題能得到及時的更換處理。此外，電子秤的激勵電壓需要合規的穩定性，稱重傳感器的負載重荷和測定值呈線性關系變化，降低其可能產生的誤差，提高電子秤的準確度。

3.2 適當預壓處理

電子秤被放置的時間過長或是其他因素等會使得其進行測定過程中最開始稱量的結果出現不準確的情況。因此，在使用電子秤時，可以選擇合適規格的砝碼放在稱重臺上，對其進行檢定前的預壓處理，讓電子秤各項指標維持在一個穩定的范圍內，以保證測量值的真實可靠。許多測量儀器在進行實際操作前都會有一個預熱的過程，電子秤也不例外，倘若電子秤處于一個不穩定的狀態來進行測定，那其測量的結果是極其不具可信度的。

3.3 調整偏載誤差

電子秤在使用過程中需要進行定期的檢定，利用角差調整程序來調整，以降低偏載誤差。壓角方式需要科學合理的選擇，在傳感器的承重點進行數據采集和研究，確定相關的參數值，并利用儀器的提示設定標準的壓角，對偏載誤差進行有效的調整。

3.4 校準工作

校準工作是電子儀器設備運行前的必備要求。然而在實際操作過程中，許多人員為了減少工作量或是節約時間，就會直接省略掉這一步。倘若電子秤在稱量前不進行校準，那就會從源頭上產生檢測誤差并造成巨大的誤差值。因此，在進行檢測時，相關人員需要對電子秤進行校準處理，讓運作過程中的電子秤是處在基準水平上的，這樣才會提高電子秤的準確度[3]。

3.5 合理選擇砝碼

每個電子秤都有其自身的稱量范圍和刻度以及有效數字的顯示值。在對電子秤進行檢測時，需要選擇合適的砝碼，其砝碼的確定原則就以電子秤的測量范圍和刻度作為參考依據。著重注意的是砝碼的測定范圍需要在電子秤測量范圍之內，不然就會影響檢定結果，甚至可能會直接損壞電子秤[5]。利用這種辦法讓電子秤在往后的使用過程中減小誤差。

3.6 確定讀數時間

電子秤的顯示數值會存在略微的變化，這是因為稱重過程中各類指標還未穩定。在稱重時，放置時間過短將會無法準確的反映出數值，容易造成誤差。電子秤使用時間適合的進行延長，讓數值徹底的穩定后進行讀取，這樣可使電子秤的誤差維持在一個可控的范圍內[6]。電子秤的種類非常之多，其穩定的時間也不同，為了保證測量值的準確性，操作人員需要“因物而異”式的確定讀數時間，尤其是精密度相當高的電子秤，如精密度為十萬分之一的實驗室用電子天平就需要相當久的穩定時間和讀數時間，保證數據可靠。

3.7 加強監管力度

除了對電子秤操作過程及其本身方面進行誤差的控制外，還需要提高對電子秤監測管理的執法力度。對市場上的各種計量器具進行定期的檢定維修，并進行專業機構和技術人員的檢定，從根本上保障儀器的準確度和有效性[7]。對于存在問題的器具，需要第一時間進行處理，避免損毀消費者權益事情的出現。另外，對相關人員進行知識宣傳和講解，促進其了解相關的計量法政策和要求，禁止不合規定的電子秤流通于市場。

4? 結語

市場經濟正在不斷的發展，人們對計量儀器的檢定意識也不斷地增強。電子秤作為日常生活中不可或缺的設備，其相關的結構知識和操作步驟都是需要進行深入了解的。在對電子秤進行檢定時，需要明確電子秤的內部結構以及產生誤差的原因，從根源上進行改進，進而解決電子秤在工作過程中出現的問題，保障消費者真正的權益，維持市場經濟有效且穩定的發展。

參考文獻

[1] 孫剛.基于物聯網的智能化計量檢定技術研究[D].北京：華北電力大學，2017.

[2] 顧濱.計量檢定電子秤的誤差及改進措施探究[J].科技創新導報，2019（32）：82-83.

[3] 梁文鋒. 電子秤檢定中存在的問題及應對措施[J].科技資訊，2019（32）：248-250.

[4] 楊羿.提高計量檢定工作質量的重要性及有效措施[J].化工管理，2020（9）：49-50.

[5] 王平東.論提高計量檢定工作質量的重要性及有效措施[J].中國標準化，2019（6）：180-181.

[6] 陳明宇.計量檢定工作質量的影響因素及對策[J].科技風，2020（9）：215.

[7] 邵文兵.探討提高計量檢定工作質量的途徑及意義[J]. 科技資訊，2018（27）：64-68.