本文旨在利用現(xiàn)代的電子技術(shù)和傳感技術(shù)研究一種地磅的快速檢定 方法，以解決現(xiàn)實(shí)中砝碼檢定不能滿量程檢定、效率低下以及費(fèi)用高的問(wèn)題。

1.衡器檢定方法現(xiàn)狀及本檢定裝置的意義

國(guó)內(nèi)外技術(shù)水平現(xiàn)狀：當(dāng)前國(guó)內(nèi)外衡器檢定 所使用的方法均采用砝碼（比較先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)器為 檢衡車(chē)做標(biāo)準(zhǔn)器，此標(biāo)準(zhǔn)器在實(shí)際使用中存在 幾點(diǎn)不足。

1.1現(xiàn)實(shí)中很難達(dá)到檢定規(guī)程的要求

依據(jù)現(xiàn)行衡器檢定規(guī)程，檢定一臺(tái)衡器一般 需要滿量程一半的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，即檢定100t地中衡 需要砝碼50t,而各地縣級(jí)計(jì)量測(cè)試機(jī)構(gòu)所配備的 砝碼一般在5t左右，不用替代法，只能檢定滿量 程的1/20,嚴(yán)重違反檢定規(guī)程；隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 80t、100t大型衡器日益增多，此問(wèn)題急需解決。

1.2現(xiàn)行檢定方法效率低下

以現(xiàn)行方法檢定大型衡器，即使在上述違反 檢定規(guī)程的情況下，一天最多檢定兩臺(tái)大型衡器。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大型衡器用戶猛增，為此 必須尋找一種替代現(xiàn)行檢定手段。

1.3檢定費(fèi)用高

現(xiàn)行檢定方法需人力搬倒或需起重設(shè)備，大 型衡器用戶在檢定時(shí)需投入大量人力、物力和才 力。

1.4本檢定裝置的意義

可替代現(xiàn)行衡器檢定采用的砝碼域檢衡 車(chē),解決現(xiàn)行檢定方法存在的實(shí)際問(wèn)題，開(kāi)創(chuàng)衡 器檢定新方法。

2.基本原理

以加力裝置對(duì)地磅檢定儀（以下簡(jiǎn)稱 “檢定儀”傳感器和被檢定衡器傳感器同時(shí)進(jìn)行 串聯(lián)加力，傳感器輸出信號(hào)分別進(jìn)入檢定儀稱重 顯示器和被檢定衡器稱重顯示器，比較檢定儀和 被檢定衡器示值以確定被檢定衡器的誤差。

3.檢定儀的結(jié)構(gòu)

此結(jié)構(gòu)適用于地磅臺(tái)面為非鐵磁性物 質(zhì)制造的地磅，地磅非砝碼檢定原 理如圖1所示。

具體結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)由高精度拉式稱重傳感器、 高精度稱重顯示儀表、阻力梁、力架、電磁鐵、 穩(wěn)流電源組成。改變穩(wěn)流電源的電流大小以改變 磁力大小，電磁鐵產(chǎn)生的力同時(shí)加在了標(biāo)準(zhǔn)傳感 器和地磅傳感器上，兩個(gè)系統(tǒng)的傳感器產(chǎn) 生的信號(hào)分別進(jìn)入檢定儀顯示儀表和電子汽車(chē)衡 顯示儀表，比較地磅顯示儀表的示值與檢 定儀顯示儀表的示值，其示值的差值即為地磅的誤差。

滾動(dòng)車(chē)可以在臺(tái)面上自由移動(dòng)，當(dāng)上、下電 磁鐵不正對(duì)時(shí)，上電磁鐵受到水平分力，在此分 力的作用下，滾動(dòng)車(chē)自動(dòng)移動(dòng)直至不存在水平分 力。標(biāo)準(zhǔn)傳感器與力架采取萬(wàn)向軸連接，以便消除標(biāo)準(zhǔn)傳感器受到的水平分力和力距作用。

導(dǎo)磁材料用于使上下兩個(gè)電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng) 磁力線構(gòu)成磁力線回路使磁力線不泄露，以降低 稱重傳感器的輸出信號(hào)受磁場(chǎng)的干擾程度。導(dǎo)磁 材料采取柔性連接，防止?jié)L動(dòng)車(chē)自由活動(dòng)受到限 制。

標(biāo)準(zhǔn)傳感器使用磁場(chǎng)屏蔽材料予以屏蔽，以 減少稱重傳感器的輸出信號(hào)受磁場(chǎng)的干擾。

滾動(dòng)車(chē)下面墊板，使板的坡度小于1/500,以 便于滾動(dòng)車(chē)可以自由移動(dòng)。

4.系統(tǒng)的研制及技術(shù)指標(biāo)

目標(biāo)：檢定儀達(dá)到能夠檢定III級(jí)衡器的要求。

(1）加力系統(tǒng)由4-8套相同加力裝置組成， 單個(gè)加力系統(tǒng)承受196kN的力。

(2）稱重傳感器：非線性0.01%、蠕變0.01%、 滯后0.01%、重復(fù)性0.01%、溫度對(duì)靈敏度的影響 0.01%/10K、穩(wěn)定性0.01%/年。量程為20t的數(shù)字 傳感器。采用數(shù)字儀表，通過(guò)修正使每個(gè)傳感器 的線性達(dá)到0.002%,滯后0.002%。

(3）單個(gè)加力系統(tǒng)需提供196kN壓力。

(4）力架的設(shè)計(jì)：要求承受196kN壓力。

(5）阻力梁：能承受足夠的拉力和彎矩。

(6）確保所加壓力鉛直的設(shè)計(jì)：下電磁鐵的 軸心與鉛垂線夾角小于0.2度。

(7）標(biāo)準(zhǔn)稱重顯示器內(nèi)部設(shè)置力--質(zhì)量轉(zhuǎn)換 功能，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥群秃０斡?jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?/span>

(8）為減小傳感器、力架的蠕變誤差，在檢 定時(shí)，統(tǒng)一規(guī)定加壓時(shí)間為10分鐘，在標(biāo)定檢 定系統(tǒng)時(shí)也規(guī)定加壓時(shí)間為10分鐘，這樣由于蠕 變產(chǎn)生的相對(duì)誤差減小到± 5X 10-5。

(9）為減小溫度對(duì)靈敏度的影響，標(biāo)準(zhǔn)裝置 在標(biāo)定時(shí)按溫度段進(jìn)行標(biāo)定，從-10℃至+30℃每 20蚓為一段進(jìn)行標(biāo)定以適應(yīng)于-10℃至+40℃的 使用環(huán)境。對(duì)每個(gè)傳感器的溫度特性進(jìn)行檢驗(yàn)， 繪制溫度特性曲線以便對(duì)傳感器進(jìn)行溫度修正， 采用數(shù)字儀表使傳感器的溫度對(duì)靈敏度的影響減 小到 0.002%/10K。

(10）穩(wěn)流電源：精度十萬(wàn)分之一。

5.不確定度分析

以30噸秤，稱量在8噸時(shí)為例計(jì)算。

5.1使用檢定儀檢定衡器的不確定度分析

5.1.1測(cè)量方法

用檢定儀的量值作為標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行檢定。其示 值誤差是被檢定衡器的示值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較， 按公式進(jìn)行計(jì)算。

5.1.2數(shù)學(xué)模型

地磅的示值誤差 E=I- m

式中：E-地磅的示值誤差，kg

I—地磅的顯示值某一檢定點(diǎn),kg

M- 檢定儀的示值，kg

5.1.3 方差和靈敏度系數(shù) 依方程

6.結(jié)論

本地磅的總不確定度為8.46kg,其在 使用中的最大允許誤差值為30kg, 6.40kg< (1/3x 30 kg,符合檢定系統(tǒng)要求。

7.效率分析

以檢定60噸地磅，檢定機(jī)構(gòu)距地磅安裝地點(diǎn) 10公里為例進(jìn)行計(jì)算如表2。

由計(jì)算可知：檢定儀用時(shí)2.67小時(shí)，砝碼用時(shí)13.8小時(shí)，檢衡車(chē)用時(shí)7.3小時(shí)；相對(duì)砝碼， 使用檢定儀可提高效率4倍，相對(duì)檢衡車(chē)，可提 高效率1.7倍。

8.待討論的問(wèn)題

本檢定系統(tǒng)是否適用于鐵磁性材料制造的地磅？ 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)上下電磁鐵采用了導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)，其 磁力線絕大部分集中在上下兩個(gè)電磁鐵之間的空 間，剩余部分磁力線大部分也穿過(guò)了秤體闥為 上電磁鐵離秤面很接近，故所有磁力線幾乎全部 穿過(guò)秤體。所以秤體受上下兩個(gè)磁鐵的力相互抵 消，秤體不受磁場(chǎng)力的作用，所以本系統(tǒng)應(yīng)該可 以適用于鐵磁性材料制造的地磅。