本文通過對電子秤的工作原理的介紹剖析了電子秤誤差的來源及種類,針對電子秤四角偏載.稱量.鑒別力及重復性等誤差做了進一步的分 析，并對示值誤差的確定做了簡單的闡述。

前言

電子秤的誤差是對稱量結果準確度的定量描述。電 子秤在應用中經常會遇到誤差問題，這不僅影響電子秤 使用的可靠性，也會不同程度損害電子秤使用者的利益。 研究電子秤的誤差來源是研究電子秤的一個重要問題。 對電子秤的稱量性能進行分析，掌握其誤差來源有助于 提高電子秤檢定工作的質量和效率。

電子秤是稱重臺將物體重力傳遞至稱重傳感器，使 傳感器彈性體發生變形，在激勵電壓作用下輸出電壓信 號，經線性放大器將信號放大，然后轉換為數字信號，由 微處理器對質量信號進行處理后直接照示質量值。電子 秤的稱量誤差主要來源于其不同的組成部分。其中包括 由稱重傳感器的靈敏度引起的四角偏載誤差，由傳感器 稱量的線性變化、零點漂移和稱重臺擦靠造成的稱量誤 差，由機械連接中的摩擦和應力造成的鑒別力誤差，由電 子秤傳感器側向力和傳感器條件不滿足時引起的重復性 誤差，由電子秤分度數設置引起的誤差等。此外，根據電 子衡器是利用物體在重力作用下彈性體產生變形來測定 重力的量值的原理，稱重的結果反映了一定質量的物體 所受重力的大小，因此各地重力加速度值不同，也會使同 一臺秤在兩地之間的示值不同引起誤差。

2.誤差的來源

2.1電子秤的工作原理：電子秤是利用物體在重力作用 下彈性體產生變形來測定重力的量值。電子秤主要由稱 重臺、稱重傳感器、接線盒、屏蔽信號電纜和稱重顯示儀 表組成。其過程是:將被稱量的物體置于稱重臺上，由于 受到重力的作用，稱重臺將會受到力的作用而發生彈性 形變，發生形變的傳感器彈性體將產生激勵電壓，此電壓 數字信號，并由顯示器顯示出來。

2.2誤差的來源：通過對電子秤的原理分析發現，其不 同的組成部分會產生出不同的誤差，下面介紹四種不同 部分的誤差：

（1）四角偏載誤差：偏載測試要求電子秤在加載以 后，被測重物在秤臺上位置的變化不應引起稱重測量結 果的變化。因此，四角偏載誤差來源于稱重傳感器的靈 敏度。由于電子秤稱重傳感器的彈性體和電阻應變計等 關鍵材料的差異，以及制造工藝方面還不完善，每個稱重 傳感器的絕對靈敏度就有所不同，造成相同的激勵電壓 而各稱重傳感器的信號輸出不一樣，產生四角偏載誤差。 為了減小四角偏載誤差，電子秤在每個傳感器的支路連 接有電位器，可以通過調整阻值，利用不同電阻的分壓不 同，平衡各支路的信號輸出。

（2）稱量誤差:傳感器稱量的線性變化、零點漂移和 稱重臺擦靠都是造成稱量誤差的直接原因。

①傳感器稱量線性變化。由于溫差、沖擊力、浮塵等 的影響，傳感器承受載荷與其相應輸出電壓之間并非成 直線關系，使電子秤傳感器的稱量線性發生較大的變化。 有時部分稱量點的誤差較大，進行稱量的線性校準，即分 段校準電子秤的稱量，稱量的相對誤差將大大減小。

②零點漂移。電子秤在使用過程中受到大小不同且 多次往復沖擊載荷的影響，傳感器的受力情況非常復雜， 最終導致傳感器的觸點發生改變，使檢定時的原始狀態 產生了變化，造成零點漂移，產生誤差。

③擦靠。由于擦靠影響力的傳遞，使得加載時的重 量不能完全作用到稱重傳感器上，稱重傳感器的輸出信 號自然偏小，此類情況，往往小稱量基本正常，加大負荷后，顯示值明顯減小。

（3）鑒別力誤差:鑒別力反映電子秤對載荷微小變化 的反應能力，鑒別力測試的目的是檢驗秤體結構的連接 和摩擦，因機械連接中的摩擦應力是鑒別力誤差的主要 來源。此外，因為鑒別力針對的是微小變化，所以稱重傳 感器和稱重儀表的分辨力對鑒別力誤差也影響較大。

（4）重復性誤差:重復性誤差是在相同負荷相同環境 條件下，連續數次進程試驗所得的稱重傳感器輸出讀數 之間的差值。它是由一些比較固定的因素影響而產生 的，除了稱重測量時的溫度、濕度、風力、重力場等環境條 件變化所引起的重復性誤差外，主要有電子秤傳感器側 向力和傳感器條件不滿足時引起的重復性誤差。

①電子秤傳感器側向力引起的重復性誤差由于受現 場環境的限制，容易造成負載接受器上下移位，致使稱重 臺對稱重傳感器作用力不垂直。傳感器所受側向力是由 秤體傳力機構的設計和制造誤差引起，具體體現在各傳 感器上下安裝基面本身及其之間的水平度、秤體的整體 剛度及相關的局部剛度等方面產生的重復性誤差。

②傳感器條件不滿足時引起的重復性誤差電子秤稱 重時，對秤體的機械傳力機構的傳力特性、傳感器參數的 一致性、傳感器的激勵電壓等，都要滿足一定的條件，秤 體的傳力機構應保證傳感器所受載荷與被測重量成正 比，才能保證稱重測量結果的準確性。

③角差引起的重復性誤差電子秤稱重時傳感器的信 號是通過接線盒傳輸給稱重顯示儀表，如果傳感器的某 些參數不一致或接線盒中電位器調整不平衡都會引起電 子秤的角差，此時重物在稱重臺的不同位置就會產生重 復性誤差。

（5）重力加速度引起的誤差：電子秤測量的不準確除 了與上述的誤差有關外，重力加速度也會對測量的準確 性產生影響，根據力學原理可把稱重分為利用力的動力 效應稱重和利用力的靜力效應稱重。而電子秤稱重利用 的是靜力場效應，靜力效應稱重力就是利用物體在重力 作用下彈性體產生變形或內應力的大小來測定重力的量 值。由于電子秤是用重力來標定的，顯示結果為重量，所 以如果各地重力加速度值不同，會使同一臺秤在兩地之 間的示值不同。最后衡量結果與重力加速度有關。重力 加速度變化對稱量結果影響的處理方法:①利用電子衡 器本身設計軟件進行重力補償，如某衡器廠生產的ACS 系列電子計價秤可以直接輸入使用地的重力加速度，由 單片機自動處理后進行異地校準。②利用電子衡器本身 設置一組二進數開關，通過改變開關的狀態來改變放大 倍數，對重力加速度變化帶來的誤差進行修正，也可用電 位器進行調整。③生產廠家可以根據本地與電子秤使用 地之間重力加速度的差值進行折算。④用自動標定方法 進行消除。電子秤到使用地后，在電子秤上放置一定質 量的標準砝碼，通過鍵盤輸入操作系統，經過微處理而獲 得砝碼的標稱值。現在的電子秤基本都使用自動標定方 法，校準既簡單又明了。當然還會有其他因素例如環境 (空氣的濕度，磁場等）因素影響電子秤的測量的準確性。

上面談了電子誤差的來源，那么示值誤差如何確定 呢？其實示值誤差很好確定，就是：

E = P 一 m

式中:E一示值誤差；

P 一示值；

M一標準砝碼的標稱值。

但是，電子秤是數字顯示方式，即示值的變化不是連 續的，而是以階躍的方式進行的。這樣，當秤的實際示值 處于相鄰兩個數字之間時，即在+d/2 ~ — d/2范圍內 (為實際分度值)，實際示值是按一定的數字化整方式， 以某一相鄰數字顯示出來。所以，數字顯示值除含有實 際的模擬示值外，還包含數字化整誤差。

為了剔除這個數字化整誤差，找到實際模擬示值與 真值之差，在檢定電子秤時往往采用下述方法：

為了知道數字化整的誤差，可以用標稱值為1/10e (為檢定分度值，e =d)的小砝碼z來尋找數字化整前 的模擬示值，具休方法為：

秤上的砝碼m,示值是I,先加放0. 1 e的小砝碼，直 至秤的示值明顯地增加一個e,變成a +e),所有附加的小 砝碼為Δm,化整前的示值為P則可知數字化整誤差轉換 點為(0. 5e — Δm),化整前的示值P=1 +0. 5e — Δm ?

化整前的誤差為:E = P一 m = I+0. 5e — Δm一 m 為了消除零點的誤差還需要減去零點誤差，因此，化 整前的修正誤差為:：c =E-E0 ^MPE

式中:E一零點或接近零點(如10e)誤差；

MPE 一最大允許誤差。

此式是檢定電子秤示值誤差的常用公式，對從事檢 定工作的人員來說必須明確此含意和熟練運用。