數(shù)字指示秤的誤差來源與檢定方法研究

唐秋晨

（北京市西城區(qū)計(jì)量檢測(cè)所，北京 100055）

1 引言

數(shù)字指示秤在現(xiàn)代工業(yè)和商業(yè)中廣泛應(yīng)用，其準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性對(duì)于確保產(chǎn)品質(zhì)量和交易公平至關(guān)重要。然而，數(shù)字指示秤在長(zhǎng)期使用過程中，往往會(huì)出現(xiàn)誤差，這些誤差可能來自各種因素，如環(huán)境條件、機(jī)械部件磨損、電子元件漂移等。因此，進(jìn)行數(shù)字指示秤的誤差來源與檢定方法研究，對(duì)于維護(hù)數(shù)字指示秤的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

2 數(shù)字指示秤的誤差來源分析

2.1 偏載誤差

（1）位置移動(dòng)導(dǎo)致的稱量變化。位置移動(dòng)誤差指的是在進(jìn)行數(shù)字指示秤的測(cè)量過程中，被稱量物體或秤臺(tái)可能會(huì)發(fā)生微小的位置變化，這些變化會(huì)導(dǎo)致稱量結(jié)果產(chǎn)生誤差。這些位置變化可能是由于稱量臺(tái)不穩(wěn)定、操作人員的不慎或被稱量物體的自身特性引起的。例如，在將物體放置在秤臺(tái)上時(shí)，如果物體稍微傾斜或發(fā)生微小移動(dòng)，這可能會(huì)導(dǎo)致秤臺(tái)上的力分布發(fā)生變化，進(jìn)而影響測(cè)量結(jié)果。尤其是在需要高精度的測(cè)量任務(wù)中，這種位置變化可能會(huì)引起明顯的誤差。

（2）傳感器靈敏度差異。不同數(shù)字指示秤通常使用不同類型的傳感器技術(shù)，而不同傳感器之間的靈敏度可能存在差異。這些差異可能源自制造過程中的誤差、材料的不同性質(zhì)或者裝配過程中的不一致性。因此，即使在相同條件下施加相同的負(fù)荷，不同傳感器的響應(yīng)可能會(huì)有所不同，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差。這些差異在高精度測(cè)量中可能會(huì)變得尤為顯著。

2.2 稱量誤差

（1）稱量臺(tái)擦靠和零點(diǎn)漂移。稱量臺(tái)擦靠是指在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被稱量的物體與秤臺(tái)之間可能會(huì)發(fā)生摩擦或接觸，這種接觸可能會(huì)影響秤臺(tái)上的力的傳遞，導(dǎo)致稱量結(jié)果的誤差。例如，當(dāng)將一個(gè)物體放在秤臺(tái)上時(shí)，如果物體的邊緣與秤臺(tái)發(fā)生接觸，摩擦力可能會(huì)影響稱量結(jié)果，尤其是在小負(fù)荷測(cè)量時(shí)更為顯著。同時(shí)，數(shù)字指示秤也可能受到零點(diǎn)漂移的影響，即在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中，數(shù)字指示秤的零點(diǎn)參考可能會(huì)逐漸發(fā)生變化，導(dǎo)致在測(cè)量過程中顯示的零點(diǎn)值發(fā)生偏移。這些因素都可以引起稱量誤差，特別是對(duì)于需要高精度的測(cè)量任務(wù)來說，誤差可能變得更加顯著。

（2）線性變化的影響。傳感器在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其響應(yīng)通常應(yīng)當(dāng)是線性的，即在荷載增加的情況下，傳感器的輸出信號(hào)應(yīng)當(dāng)按比例增加。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，傳感器的線性性能可能會(huì)受到各種因素的影響，包括浮塵、沖擊力和溫差等。這些因素可能導(dǎo)致傳感器的線性特性發(fā)生變化，進(jìn)而引起稱量誤差。線性變化的影響通常是漸進(jìn)的，因此在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間或高精度測(cè)量時(shí)，可能會(huì)變得明顯。

3 數(shù)字指示秤的誤差檢定方法

3.1 重復(fù)性測(cè)試

重復(fù)性測(cè)試指評(píng)估數(shù)字指示秤在不同條件下的測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。

（1）檢定設(shè)備零點(diǎn)鑒定。在進(jìn)行重復(fù)性測(cè)試之前，首先需要對(duì)檢定設(shè)備的零點(diǎn)進(jìn)行鑒定。這是因?yàn)閿?shù)字指示秤的零點(diǎn)可能會(huì)因?yàn)楦鞣N原因而發(fā)生漂移，例如溫度變化或長(zhǎng)時(shí)間使用后。鑒定的目的是確保檢定設(shè)備的零點(diǎn)與實(shí)際零點(diǎn)一致，以消除零點(diǎn)誤差的影響。

（2）確定數(shù)字指示秤的載荷限度。在重復(fù)性測(cè)試中，技術(shù)人員需要逐漸增加數(shù)字指示秤的負(fù)載，同時(shí)記錄每個(gè)載荷下的示值。通常，測(cè)試會(huì)從最小負(fù)載開始，例如20 e，然后逐步增加負(fù)載，如500 e、2 000 e，一直到最大量max。在每個(gè)載荷下，要確保數(shù)字指示秤的示值穩(wěn)定后再記錄。這個(gè)過程旨在確定數(shù)字指示秤在不同負(fù)載下的示值是否穩(wěn)定，并且鑒定是否存在重復(fù)性誤差。

重復(fù)性測(cè)試的關(guān)鍵在于確保數(shù)字指示秤在相同負(fù)載下的示值之間的差異在最大允許范圍內(nèi)。如果示值之間的差異超出了規(guī)定的允許誤差范圍，那么需要對(duì)數(shù)字指示秤進(jìn)行進(jìn)一步的鑒定或維修以確保其準(zhǔn)確性。通過重復(fù)性測(cè)試，可以評(píng)估數(shù)字指示秤在實(shí)際使用中的穩(wěn)定性，為計(jì)量檢定提供重要的數(shù)據(jù)支持。

3.2 偏載測(cè)試

偏載測(cè)試旨在評(píng)估數(shù)字指示秤在不同載荷下的測(cè)量準(zhǔn)確性和偏差，具體操作如下：

（1）實(shí)時(shí)顯示載荷變化。在進(jìn)行偏載測(cè)試時(shí)，需要實(shí)時(shí)顯示數(shù)字指示秤的載荷變化?，F(xiàn)代的數(shù)字指示秤通常配備了數(shù)碼顯示屏，可以即時(shí)顯示當(dāng)前的負(fù)載值。這個(gè)步驟是為了確保測(cè)試過程中能夠準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)載荷的變化，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。

（2）支撐點(diǎn)設(shè)置。在進(jìn)行偏載測(cè)試時(shí)，需要在數(shù)字指示秤的承載平臺(tái)上設(shè)置適當(dāng)?shù)闹吸c(diǎn)。支撐點(diǎn)的位置和數(shù)量通常是根據(jù)數(shù)字指示秤的設(shè)計(jì)和規(guī)格來確定的。支撐點(diǎn)的作用是確保負(fù)載均勻分布在數(shù)字指示秤的傳感器上，防止不均勻的載荷分布引起測(cè)量偏差。

在偏載測(cè)試中，通常會(huì)將載荷逐漸增加到數(shù)字指示秤的最大負(fù)載限度，同時(shí)記錄每個(gè)負(fù)載下的示值。這樣可以評(píng)估數(shù)字指示秤在不同負(fù)載下的測(cè)量準(zhǔn)確性和偏差。如果在測(cè)試中發(fā)現(xiàn)示值與實(shí)際負(fù)載之間存在明顯的偏差超出規(guī)定的允許誤差范圍，那么可能需要對(duì)數(shù)字指示秤進(jìn)行進(jìn)一步的鑒定或修復(fù)，以確保其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。偏載測(cè)試是數(shù)字指示秤計(jì)量檢定的重要環(huán)節(jié)，有助于評(píng)估其在實(shí)際使用中的性能和穩(wěn)定性。

3.3 稱量測(cè)試

稱量測(cè)試用于評(píng)估數(shù)字指示秤在不同負(fù)載條件下的測(cè)量準(zhǔn)確性，具體操作如下：

在進(jìn)行稱量測(cè)試時(shí)，需要按照規(guī)定的負(fù)載范圍逐步增加負(fù)載，并記錄每個(gè)負(fù)載下的數(shù)字指示秤示值。同時(shí)，需要使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼或其他已知質(zhì)量的物體進(jìn)行負(fù)載，以確保負(fù)載的準(zhǔn)確性。在每個(gè)負(fù)載下，計(jì)算數(shù)字指示秤的稱量誤差，即數(shù)字指示秤示值與實(shí)際負(fù)載之間的差異。然后，將這些稱量誤差值與預(yù)先設(shè)置的最大允許誤差進(jìn)行比較。如果在任何負(fù)載下，稱量誤差超出了最大允許誤差范圍，那么數(shù)字指示秤可能需要進(jìn)一步鑒定或修復(fù)以滿足精確度要求。

通過稱量測(cè)試，可以評(píng)估數(shù)字指示秤在不同負(fù)載條件下的測(cè)量準(zhǔn)確性，并確保其性能符合預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。這有助于保證數(shù)字指示秤在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性，特別是在需要精確稱量的領(lǐng)域，如科學(xué)實(shí)驗(yàn)室、制藥工業(yè)和貿(mào)易計(jì)量中。

4 數(shù)字指示秤誤差的改善措施

4.1 環(huán)境控制措施

（1）溫度和濕度控制。首先，使用專門的溫濕度控制設(shè)備，如空調(diào)系統(tǒng)，從保持環(huán)境的溫度和濕度在所需范圍內(nèi)。這些設(shè)備可以持續(xù)監(jiān)測(cè)并調(diào)整環(huán)境條件，以確保它們不會(huì)發(fā)生劇烈的波動(dòng)。將數(shù)字指示秤安置在遠(yuǎn)離陽(yáng)光直射和加熱設(shè)備的位置，以減少局部溫度變化對(duì)秤的影響。這可以通過選擇合適的放置位置來實(shí)現(xiàn)，例如，避免將秤放置在暖氣或冷卻設(shè)備的附近。其次，定期監(jiān)測(cè)和記錄環(huán)境的溫度和濕度是維持恒定條件的一部分。通過使用溫濕度傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)，并確保它們?cè)谝?guī)定的范圍內(nèi)。這些傳感器應(yīng)安裝在離數(shù)字指示秤足夠近的位置，以便及時(shí)檢測(cè)到環(huán)境變化。數(shù)字指示秤的控制系統(tǒng)應(yīng)配置為根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行溫濕度補(bǔ)償校準(zhǔn)。同時(shí)，建立警報(bào)系統(tǒng)，以便在環(huán)境條件超出允許范圍時(shí)能夠及時(shí)通知操作人員，從而采取必要的糾正措施。

（2）減少振動(dòng)和干擾。首先，確保將數(shù)字指示秤放置在一個(gè)穩(wěn)定的表面上，選擇堅(jiān)固且平穩(wěn)的工作臺(tái)或支撐表面，以確保秤能夠穩(wěn)固支撐，不容易受到外部振動(dòng)的干擾。水平度的檢查和確保表面的清潔和均勻性都有助于維持秤的穩(wěn)定性。其次，采取隔離措施以減少外部振動(dòng)的傳遞。這包括使用減震墊或振動(dòng)吸收器來吸收外部振動(dòng)，特別是在不平穩(wěn)的表面上。對(duì)于更高級(jí)別的振動(dòng)隔離，可以考慮使用專門設(shè)計(jì)的振動(dòng)隔離臺(tái)或隔離裝置，以顯著減少來自地面振動(dòng)和外部干擾的影響，確保稱量結(jié)果的穩(wěn)定性。同時(shí)，要避免數(shù)字指示秤附近進(jìn)行大幅度的物品移動(dòng)或操作，以減少外部干擾的可能性，并確保秤不受到強(qiáng)烈的風(fēng)或氣流的影響。

4.2 定期校正數(shù)字指示秤

首先是校正操作，定期校正數(shù)字指示秤需要按照一定的程序和方法進(jìn)行操作。技術(shù)人員應(yīng)該準(zhǔn)備好已知準(zhǔn)確值的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，這些標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量應(yīng)涵蓋數(shù)字指示秤的測(cè)量范圍。然后，將這些標(biāo)準(zhǔn)砝碼依次放置在數(shù)字指示秤的托盤上，記錄下數(shù)字指示秤的測(cè)量值。與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較后，可以計(jì)算出數(shù)字指示秤的誤差。如果誤差超出了規(guī)定的容忍范圍，就需要進(jìn)行校正操作。校正可以通過調(diào)整數(shù)字指示秤的內(nèi)部參數(shù)或電子設(shè)置來實(shí)現(xiàn)，以確保數(shù)字指示秤的測(cè)量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值一致。其次是外觀完整性檢查，在進(jìn)行校正操作之前，還需要對(duì)數(shù)字指示秤的外觀進(jìn)行檢查，以確保其外部結(jié)構(gòu)和組件的完整性。這包括檢查顯示屏、刻度盤、按鍵和連接電纜等部分是否存在磨損、損壞或松動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)任何問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修或更換，以確保數(shù)字指示秤的正常運(yùn)行。外觀完整性檢查也包括確保數(shù)字指示秤的鉛封完好，以防止不正當(dāng)?shù)母深A(yù)或篡改。

通過定期校正數(shù)字指示秤，可以確保其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。這對(duì)于各種行業(yè)的計(jì)量應(yīng)用都至關(guān)重要，特別是在需要高精度和可追溯性的領(lǐng)域，如制造業(yè)、醫(yī)療保健和科學(xué)研究。通過維護(hù)數(shù)字指示秤的外觀完整性和進(jìn)行校正操作，可以延長(zhǎng)其使用壽命并提高測(cè)量的可靠性，從而滿足質(zhì)量控制和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.3 加強(qiáng)數(shù)字指示秤的維護(hù)

數(shù)字指示秤維護(hù)包括兩個(gè)主要方面，即更新和養(yǎng)護(hù)。

首先，更新涉及軟件和硬件方面的升級(jí)。這可以包括安裝最新的固件或軟件更新，以確保數(shù)字指示秤的性能和功能處于最佳狀態(tài)。同時(shí)，也可以考慮更換老化或損壞的零部件，以延長(zhǎng)數(shù)字指示秤的壽命。其次，養(yǎng)護(hù)包括日常維護(hù)措施，如定期清潔數(shù)字指示秤的外部和內(nèi)部，確保沒有積聚的灰塵或污垢影響測(cè)量精度。還應(yīng)檢查連接電纜、傳感器和顯示屏等組件，以確保它們的正常工作狀態(tài)。最后，維護(hù)人員還可以鑒定數(shù)字指示秤，以糾正潛在的誤差。維護(hù)操作應(yīng)當(dāng)按照制造商提供的維護(hù)手冊(cè)和建議進(jìn)行，以確保維護(hù)的正確性和有效性。

通過定期維護(hù)數(shù)字指示秤，可以確保其長(zhǎng)期性能和穩(wěn)定性，減少測(cè)量誤差的可能性。這對(duì)于各種領(lǐng)域的計(jì)量應(yīng)用都非常重要，特別是在需要精確測(cè)量和高可靠性的環(huán)境中。維護(hù)數(shù)字指示秤可以延長(zhǎng)其使用壽命，提高測(cè)量的可靠性，減少停機(jī)時(shí)間，并滿足質(zhì)量控制和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，維護(hù)工作應(yīng)當(dāng)列入計(jì)量設(shè)備管理的重要日常任務(wù)之一。

4.4 數(shù)據(jù)記錄與核實(shí)確認(rèn)

首先，數(shù)據(jù)記錄是整個(gè)計(jì)量檢定過程的基礎(chǔ)，它有助于確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、可追溯性和合規(guī)性。通過詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄，可以追蹤每個(gè)測(cè)試點(diǎn)的具體情況，包括測(cè)試時(shí)間、被測(cè)物體、測(cè)量值等信息。這些記錄不僅對(duì)于檢定結(jié)果的合法性和可信度至關(guān)重要，還在質(zhì)量控制、質(zhì)量保證和質(zhì)量管理中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。此外，數(shù)據(jù)記錄也為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析、趨勢(shì)分析和問題排查提供了基礎(chǔ)。

其次，數(shù)據(jù)核實(shí)確認(rèn)是確保數(shù)據(jù)真實(shí)性和一致性的關(guān)鍵，常用的核實(shí)方法包括：雙人核查，在記錄數(shù)據(jù)之后，通常需要由兩名不同的操作員獨(dú)立核查記錄的準(zhǔn)確性。這有助于減少單一操作員的錯(cuò)誤和誤操作，提高數(shù)據(jù)的可靠性；時(shí)間戳和簽名，記錄的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)包括時(shí)間戳和操作員的簽名。時(shí)間戳顯示了數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間，而簽名則表明操作員對(duì)數(shù)據(jù)的負(fù)責(zé)。這些信息可用于追溯和確認(rèn)數(shù)據(jù)的來源和完整性；校驗(yàn)和鑒定，對(duì)于數(shù)字指示秤，可以定期進(jìn)行校驗(yàn)和鑒定，以確保其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。校驗(yàn)涉及將已知的標(biāo)準(zhǔn)值與數(shù)字指示秤的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，以驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。鑒定則是根據(jù)校驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行必要的調(diào)整，以確保數(shù)字指示秤在測(cè)量時(shí)提供準(zhǔn)確的結(jié)果；電子記錄系統(tǒng)，為了提高數(shù)據(jù)記錄的可追溯性和可管理性，可以使用電子記錄系統(tǒng)。這些系統(tǒng)允許數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)記錄、存儲(chǔ)和檢索，同時(shí)提供數(shù)據(jù)備份和安全性保障。同時(shí)，電子記錄系統(tǒng)還可以生成報(bào)告和趨勢(shì)分析，有助于更好地理解數(shù)字指示秤的性能和穩(wěn)定性。

通過正確的數(shù)據(jù)記錄和核實(shí)確認(rèn)方法，可以確保數(shù)字指示秤的計(jì)量檢定過程具有高度的可信度和可重復(fù)性。這有助于滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求，確保生產(chǎn)過程和產(chǎn)品的質(zhì)量得以控制和維護(hù)。同時(shí)，也為持續(xù)改進(jìn)和優(yōu)化數(shù)字指示秤的性能提供了有力支持。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字指示秤作為現(xiàn)代工業(yè)和商業(yè)中的重要測(cè)量工具，其誤差來源的研究和檢定方法的優(yōu)化對(duì)于確保其性能至關(guān)重要。文章分析了關(guān)于數(shù)字指示秤誤差的來源，并提出了一系列有效的檢定方法和維護(hù)措施，可以幫助制造商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和用戶提高數(shù)字指示秤的準(zhǔn)確性和可靠性。這將有助于推動(dòng)數(shù)字指示秤在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)質(zhì)量控制和公平交易，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更多的支持和保障。