計量檢測中天平砝碼檢定誤差原因與控制

姜海明

（沂源縣強制檢測中心，山東 淄博 256100）

1 儀器天平砝碼計量的發展趨勢

（1）自動化。儀器天平砝碼最初是用于測量生產線設備的運行參數，然后技術人員通過對測量所得數據，對整個工藝流程進行整合分析，找出現有工藝體系中的不足，針對性地制定解決方案，但因為最初我國自動化技術發展緩慢，很多儀器天平砝碼在測量時數據不準確，甚至無法得出直觀數據的現象，很多復雜的參數符號，只有專業的技術人員才能看懂，這使得整體工程受到制約，很多數據無法普遍應用。但隨著科學技術的不斷發展，自動化技術層出不窮，各行各業也在向自動化，智能化轉變，相關人員開始著手將自動化技術融入到傳統的工作體系中，提升儀器天平砝碼計量的準確性，減少難度，減輕工作壓力。除此之外，工作人員還在追求將儀器天平砝碼計量工作和人工智能相結合，進一步對所得數據進行快速分析，針對具體要求制作成一定格式的數據，提升便捷性。（2）創新化。儀器天平砝碼在初期應用時，通過固定工藝所得的數據，要通過內存卡或U 盤進行儲存，但因為這些設備儲存空間有限，所以工作人員必須定期對內部的陳舊數據進行清除，這會帶來龐大的工作量，耗費過多的人力資源。針對這一問題，技術人員開始著重對儲存容量進行擴展，并且將儲存設備逐漸向虛擬平臺轉變，避免在數據傳輸過程中出現數據丟失的問題。現階段儲存設備體積小容量大，便于攜帶，可以滿足大部分數據儲存要求，同時還可以設置篩選標準，將龐大的數據分類儲存，需要相關數據時，通過關鍵詞即可迅速完成解鎖，同時大量的歷史數據不再需要定期清理，當出現問題時，能及時參考。（3）智能化。就當前儀器天平砝碼發展現狀來看，各行各業都在追求測量儀器智能化，高效化，利用特定工藝進行處理的信息能夠直觀生動地呈現出來，整體工作具有更強的聯動性，運用的技術更加集成化。詳細來說，智能化轉變就是可以減少過程時間耗費，避免因為客觀因素或人員工作失誤導致數據錯誤失準，為此程序人員針對性地對儀器天平砝碼進行數據統計，可以減少計量失誤，實現無損分析。除此之外，智能化技術的應用可以彌補傳統工作體系的短板，對軟硬件問題進行實時檢測，軟件問題立刻進行自我檢查和修復，若硬件問題則找出隱患來源，嘗試自我檢修，無法調整后，會立刻向工作人員做出預警，避免設備停止運行，可以有效提升工作效率，而且這種轉變方向也成為當前行業儀器天平砝碼優化的主流方向。

2 工作原理

這一規章的準確度定級主要可以歸納如下：1 等級、E2 等級、F1 等級、F2 等級、M1 等級、M12 等級、M2 等級、M23 等級、M3 等級的1 mg 至50 kg 砝碼。在進行相應的計量器的選用時，需要匹配砝碼與計量器的精度的匹配性，同時可以根據測量防線進行砝碼的精確度的有效拓展。結合1991 年由國家制定的《JJG98 一90 非自動天平計量檢定規程》（試行）相關內容可知，天平計量工作開展的精確度以及工作開展的可操作性需要進一步的提升，同時檢定人員的綜合專業素養也需要同時進一步的加強。

以上是根據檢定分度值e 來對電子天平進行等級劃分及其最大允許誤差的歸納總結。隨著時代的不斷進步，我國科技水平不斷提升，自動化已經成為行業發展的主流趨勢。基于此，科研人員開始主張將自動化技術，取代傳統的計量方式，形成更高效化，智能化的工作體系對數據可以進行實時傳遞和分析，并將參數值實時顯示在表盤上，根據關鍵詞檢索和固定路徑，可以迅速找到想要的數據，極大地減少過程時間浪費。現階段最常見的儀器天平砝碼計量體系是通過電源和數字電壓器聯動工作形成的一種工作體系，因為儀器天平砝碼計量工作在實戰過程中需要進行穩定的二次供電，所以工作人員必須要在插頭接口上設置獨立的插孔，減少電流損耗，延長設備使用壽命。而且儀器天平砝碼計量設備相互進行信息共享，是通過光纖進行傳遞，這樣可以在短時間內達到迅速傳遞的目的，各個崗位能實時接收到第一手材料，技術人員的工作壓力將大幅減輕。在檢定計量儀器的過程中，工作人員需要借助待檢儀器檢測計量儀器的實際性能，并分析檢測儀器能否達到相關標準。但是目前儀器檢定存在很多的不規范性，甚至在檢定過程中會存在一些違規行為，如果工作人員不及時制止，將會對檢定結果產生嚴重的影響。檢定人員在開展電子天平的標尺分度數值計量的過程中，需要對于“e”數值進行測定，同時應用“e”數值的級別判斷天平的誤差是否為誤差允許范圍內，進而進行天平的精確性的有效評定。當下計量檢定的相關文獻規定，天平的各項誤差參數數值必須小于等于1 d。已知e ＝d，如果各項參數指標最大示值誤差均小于10 d，則可以確定e ＝10 d，進行檢定參數的有效劃分應按照以下形式：1×10 k 或2×10 k 或5×10 k，k 為正整數、負整數或零。其中以e 的鑒定準確度為三級時，其數值普遍為10 d。

計量儀器實際上可以歸屬于物理學的范疇內，由于物理學的范圍比較大，因此工作人員在開展計量儀器檢定期間，需要界定一個統一的計量標準。計量儀器和人類的工作、生活存在較大的關聯，若是計量方式不統一，將會造成儀器最終檢定結果的適用性和準確性出現問題。

在檢定計量儀器的過程中，為確保檢定流程不存在問題，因此檢定工作者應該特別注意檢定過程中的一些細節性問題。為提升儀器檢定的精確性，相關工作人員應該熟練掌握儀器檢定裝置的操作方式，在開始正式進行儀器檢定前，確定好檢定裝置的狀態，若是裝置在非正常運行狀態，不得使用該裝置進行儀器檢定。

計量涉及到的領域比較多，統一計量方式有助于提升儀器計量檢定的效率。在檢定計量儀器時，若是缺少明確界定的統一標準，檢定過程可能會出現一些問題，如果情況嚴重，甚至會直接影響最終的檢定結果。若有關部門統一設置了計量標準，能夠有效促進計量儀器的長遠發展。統一的計量標準需要一個更加健全的儀器計量體系作為有力支撐，因此國家有關部門應該不斷健全儀器計量體系，從而為儀器計量提供更加精準的數據信息，能夠在一定程度上拓展計量儀器的應用范圍。

3 誤差原因

（1）被稱物情況變化的影響。①被稱物表面吸附水分的變化。②試樣能吸收或放出水分或試樣本身有揮發性。③被稱物溫度與天平溫度不一致。（2）天平和砝碼的影響。砝碼的名義值與真實值之間存在誤差，在精密的分析工作中可以使用砝碼修正值。在一般分析工作中不使用修正值，但要注意這樣一個問題：質量大的砝碼其質量允差也大，在稱量時如果更換較大的克組硅碼，而稱量的試樣量又較小，帶進的誤差就較大。（3）環境因素的影響。由于環境不符合要求，如震動、氣流、天平室溫度太低或有波動等，使天平的變動性增大。（4）空氣浮力的影響。一般工作中所稱物體的密度小于砝碼的密度，相同質量的物體其體積比砝碼大，所受的空氣浮力也大，因此在空氣中稱得的質量比在真空中稱得的小。（5）操作者造成的誤差。由于操作者不小心或缺乏經驗可能出現過失誤差，如砝碼讀錯、標尺看錯、天平擺動未停止就讀數等。操作者開關天平過重、吊耳脫落、天平水平不對或由于容器受摩擦產生靜電等都會使稱量不準確。

4 校驗方法

首先是總量鑒定法，該方法是憑借規范的數據檢測技術對被檢測對象進行全方位立體的參數測量，而且要進行多次重復測量，然后對參數進行整體提取，對比分析，計算誤差值，從而提升計量數據的準確性。然后要為整個儀器天平砝碼測量工作設置規范合理的標準閾值，將其作為數據參考，可以獲得準確的計量效果，但該方法對數據計量的算法要求比較高，需要針對不同情況，進行技術優化，力求提升檢測準確性。其次是分量檢測法，這種方法需要計算機，傳感器和電流傳感器相互工作，對不同模塊進行數據收集，但因為這三個電子元件組成結構不同，所以參數也存在較大的偏差，這也成為制約該方法應用的短板之一。但這種鑒定方法具有更強的客觀性，能夠對很多潛在的隱患問題進行分析，盡可能減少后期復工的次數，以此來避免多余的成本浪費。其工作原理就是憑借標準參數設計來進行后續的計量活動，同時對整個工作系統的穩定性進行檢測，因此在工作時應該細化工作流程，結合實際情況和理論基礎，對現有的問題進行優化。為了進一步規范計量儀器的檢定工作，相關檢定部門以及檢定機構對于檢定人員提出了更高的要求，其不但需要具備較高的專業技能水平，還應該在工作中保持嚴謹認真的工作態度。檢定人員在實際進行檢定工作的過程中，應該遵循儀器檢定工作的具體流程，首先需要向有關部門提出檢定申請，請其派遣一些專業的工作人員開展儀器檢定工作。

其次，在檢定時，應保證檢定程序合乎國家相關規定，對于一些特別重要的檢定項目，務必需要申請讓國家相關部門實施檢定。正常情況下，檢定計量儀器的機構需要具備一定的資質，而且該機構通常需要由國家認證。在儀器檢定的過程中，相關工作人員需要審查清楚檢定機構的資質是否合格，保證檢定機構可以合規開展檢定工作。除此之外，工作人員需要增加對儀器檢定行為的監督管理力度，一旦發現檢定機構出現違規行為，需要給予其嚴厲的處罰。除此之外，有關部門還需要安排專業的監管人員，對整個儀器檢定過程進行嚴格的監督管理，從而保證檢定工作流程的標準化、規范化。

在實際工作中，經常被使用的儀器檢定方式是整體檢定和部分單元檢定，因此為了使檢定人員提高儀器檢定質量和檢定結果的精確性，其可以從研究多樣化的檢定方式入手。正常情況下，檢定人員可以在對計量儀器實際進行檢定時，對于一些重要檢定部位開展單元檢定，不但能夠充分運用兩種檢定方式的優勢，還可以取長補短，彌補單一使用一種檢定方式存在的不足之處，有助于提升儀器檢定的效率。

5 相關技術

（1）計算機技術。計算機的首次出現在20 世紀中期，因為其高效化、智能化的特點，快速改變了人們的生活方式，而且隨著科研人員對計算機技術研究的不斷深入，現已成為當前社會不可或缺的重要組成部分，成為影響世界發展的核心技術，正在不斷地影響著國家，影響著世界。（2）人工智能技術。該技術手段是當前科研人員重點研究的學科領域之一，大部分工作人員始終堅信，未來人類社會應該是遍布人工智能技術的，人們利用自動化手段和設備對復雜繁多的知識進行獲取，減少工作量，提升工作效率。但現階段，我國人工智能技術仍然主要應用在機器人領域，其他工作體系仍然無法完全適配人工智能技術。其工作原理主要是通過計算機嚴謹強大的計算能力和穩定的邏輯算法，對設備進行數據錄入，分類儲存以及精準計算，最主要的行為邏輯也是通過模仿人類得來，所以才會更加適配于人類社會的工作。（3）自動化分析技術。儀器天平砝碼計量工作開展時，為進一步提升數據準確度，要利用誤差自動分析法，進行后續工藝。首先要建立數據收集點位，對不同時間段和指標變化流程中的信息進行檢測，再通過電流傳感器分析點位電流閾值，而后進行詳細的對比。其次，要合理分析誤差，利用固定公式進行數據代入，獲取準確的數值，避免數據出現問題。

6 優勢

（1）效率高。儀器天平砝碼計量自動化的一大優勢，就是能夠憑借自身基本無實物的算法對數據進行加工，同時可以通過外部傳感器來感受周邊環境，從而實現儀器天平砝碼計量設備的自動化轉變。詳細來說，該技術手段可以對被檢測對象進行參數收集并加以標準進行篩選，并將所得來的信息儲存到中央數據庫中，避免數據遺失，提升整體工作效率和實用性。（2）性價比較高。儀器天平砝碼計量自動化對我國社會經濟發展的促進優勢極其明顯，將自動化技術融入到設備當中，可以提升工作聯動性，降低參數計量失誤的頻率。于是同時也去天平砝碼自動化技術，因為性價比性價高，市場占比較大，所以要合理制定價格，杜絕邊緣化行為的產生。（3）精確度更高。現階段儀器天平砝碼自動化技術大多數用于電熱儀器中，利用自動化技術，通過熱電阻傳感器對溫度進行實時監控。隨著自動化技術的不斷融入和優化，工作人員的工作量大幅下降，數據精確度卻絲毫未受到影響，甚至更加精確。另外，對于設備磨損情況來講，通過自動化技術，可以避免人工誤操作，大幅提升設備使用壽命。

7 結論

綜上所述，計算機技術正在不斷發展，行業的自動化轉變已經成為大勢所趨。其中儀器天平砝碼計量是主要的優化方向之一，合理開展可以大幅縮短工期，提升工作效率，并且隨著其強大的運營能力，可以對相關數據進行實時儲存。但我國現階段儀器天平砝碼計量自動化技術仍然存在很多短板，數據準確性會受到部分因素的影響，基于此，工作人員必須要加大科研力度，解決現有問題，提高儀器天平砝碼計量自動化技術進程。