電子地磅的誤差及示值誤差

本文通過(guò)對(duì)電子地磅的工作原理的介紹，剖析了電子地磅誤差的來(lái)源及種類(lèi)，針對(duì)電子地磅四角偏載、稱(chēng)量、鑒別力及重復(fù)性等誤差做了進(jìn)一步的分析，并對(duì)示值誤差的確定做了簡(jiǎn)單的闡述。

確定電子地磅的誤差是對(duì)稱(chēng)量結(jié)果準(zhǔn)確度的定量描述。電子地磅在應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)遇到誤差問(wèn)題，這不僅影響地磅使用的可靠性，也會(huì)不同程度損害地磅使用者的利益。研究地磅的誤差來(lái)源是研究電子秤的一個(gè)重要問(wèn)題。對(duì)電子地磅的稱(chēng)量性能進(jìn)行分析，掌握其誤差來(lái)源有助于提高地磅檢定工作的質(zhì)量和效率。地磅是稱(chēng)重臺(tái)將物體重力傳遞至稱(chēng)重傳感器，使傳感器彈性體發(fā)生變形，在激勵(lì)電壓作用下輸出電壓信號(hào)，經(jīng)線(xiàn)性放大器將信號(hào)放大，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由微處理器對(duì)質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行處理后直接照示質(zhì)量值。電子秤的稱(chēng)量誤差主要來(lái)源于其不同的組成部分。其中包括由稱(chēng)重傳感器的靈敏度引起的四角偏載誤差，由傳感器稱(chēng)量的線(xiàn)性變化、零點(diǎn)漂移和稱(chēng)重臺(tái)擦靠造成的稱(chēng)量誤差，由機(jī)械連接中的摩擦和應(yīng)力造成的鑒別力誤差，由地磅傳感器側(cè)向力和傳感器條件不滿(mǎn)足時(shí)引起的重復(fù)性誤差，由電地磅分度數(shù)設(shè)置引起的誤差等。

誤差的來(lái)源

通過(guò)對(duì)地磅的原理分析發(fā)現(xiàn)，其不同的組成部分會(huì)產(chǎn)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(cè)試要求地磅在加載以后，被測(cè)重物在秤臺(tái)上位置的變化不應(yīng)引起稱(chēng)重測(cè)量結(jié)果的變化。因此，四角偏載誤差來(lái)源于稱(chēng)重傳感器的靈敏度。由于地磅稱(chēng)重傳感器的彈性體和電阻應(yīng)變計(jì)等關(guān)鍵材料的差異，以及制造工藝方面還不完善，每個(gè)稱(chēng)重傳感器的絕對(duì)靈敏度就有所不同，造成相同的激勵(lì)電壓而各稱(chēng)重傳感器的信號(hào)輸出不一樣，產(chǎn)生四角偏載誤差。為了減小四角偏載誤差，地磅在每個(gè)傳感器的支路連接有電位器，可以通過(guò)調(diào)整阻值，利用不同電阻的分壓不同，平衡各支路的信號(hào)輸出。

2.稱(chēng)量誤差

傳感器稱(chēng)量的線(xiàn)性變化、零點(diǎn)漂移和稱(chēng)重臺(tái)擦靠都是造成稱(chēng)量誤差的直接原因。（1）傳感器稱(chēng)量線(xiàn)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(yīng)輸出電壓之間并非成直線(xiàn)關(guān)系，使電子秤傳感器的稱(chēng)量線(xiàn)性發(fā)生較大的變化。有時(shí)部分稱(chēng)量點(diǎn)的誤差較大，進(jìn)行稱(chēng)量的線(xiàn)性校準(zhǔn)，即分段校準(zhǔn)地磅的稱(chēng)量，稱(chēng)量的相對(duì)誤差將大大減小。（2）零點(diǎn)漂移。地磅在使用過(guò)程中受到大小不同且多次往復(fù)沖擊載荷的影響，傳感器的受力情況非常復(fù)雜，最終導(dǎo)致傳感器的觸點(diǎn)發(fā)生改變，使檢定時(shí)的原始狀態(tài)產(chǎn)生了變化，造成零點(diǎn)漂移，產(chǎn)生誤差。

3.鑒別力誤差

鑒別力反映地磅對(duì)載荷微小變化的反應(yīng)能力，鑒別力測(cè)試的目的是檢驗(yàn)秤體結(jié)構(gòu)的連接和摩擦，因機(jī)械連接中的摩擦應(yīng)力是鑒別力誤差的主要來(lái)源。此外，因?yàn)殍b別力針對(duì)的是微小變化，所以稱(chēng)重傳感器和稱(chēng)重儀表的分辨力對(duì)鑒別力誤差也影響較大。

4.重復(fù)性誤差

重復(fù)性誤差是在相同負(fù)荷相同環(huán)境條件下，連續(xù)數(shù)次進(jìn)程試驗(yàn)所得的稱(chēng)重傳感器輸出讀數(shù)之問(wèn)的差值。它是由一些比較固定的因素影響而產(chǎn)生的，除了稱(chēng)重測(cè)量時(shí)的溫度、濕度、風(fēng)力、重力場(chǎng)等環(huán)境條件變化所引起的重復(fù)性誤差外，主要有地磅傳感器側(cè)向力和傳感器條件不滿(mǎn)足時(shí)引起的重復(fù)性誤差。（1）地磅傳感器側(cè)向力引起的重復(fù)性誤差由于受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的限制，容易造成負(fù)載接受器上下移位，致使稱(chēng)重臺(tái)對(duì)稱(chēng)重傳感器作用力不垂直。傳感器所受側(cè)向力是由秤體傳力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造誤差引起，具體體現(xiàn)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(guān)的局部剛度等方面產(chǎn)生的重復(fù)性誤差。（2）傳感器條件不滿(mǎn)足時(shí)引起的重復(fù)性誤差電子秤稱(chēng)重時(shí)，對(duì)秤體的機(jī)械傳力機(jī)構(gòu)的傳力特性、傳感器參數(shù)的一致性、傳感器的激勵(lì)電壓等，都要滿(mǎn)足一定的條件，秤體的傳力機(jī)構(gòu)應(yīng)保證傳感器所受載荷與被測(cè)重量成正比，才能保證稱(chēng)重測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。（3）角差引起的重復(fù)性誤差地磅稱(chēng)重時(shí)傳感器的信號(hào)是通過(guò)接線(xiàn)盒傳輸給稱(chēng)重顯示儀表，如果傳感器的某些參數(shù)不一致或接線(xiàn)盒中電位器調(diào)整不平衡都會(huì)引起地磅的角差，此時(shí)重物在稱(chēng)重臺(tái)的不同位置就會(huì)產(chǎn)生重復(fù)性誤差。

5. 重力加速度引起的誤差

地磅測(cè)量的不準(zhǔn)確除了與上述的誤差有關(guān)外，重力加速度也會(huì)對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，根據(jù)力學(xué)原理可把稱(chēng)重分為利用力的動(dòng)力效應(yīng)稱(chēng)重和利用力的靜力效應(yīng)稱(chēng)重。而地磅稱(chēng)重利用的是靜力場(chǎng)效應(yīng)，靜力效應(yīng)稱(chēng)重力就是利用物體在重力作用下彈性體產(chǎn)生變形或內(nèi)應(yīng)力的大小來(lái)測(cè)定重力的量值。由于電子秤是用重力來(lái)標(biāo)定的，顯示結(jié)果為重量，所以如果各地重力加速度值不同，會(huì)使同一臺(tái)秤在兩地之間的示值不同。最后衡量結(jié)果與重力加速度有關(guān)。

上面談了電子誤差的來(lái)源，那么示值誤差如何確定呢 ? 其實(shí)示值誤差很好確定，就是：E=P—m 式中：一示值誤差；P 一示值；M 一標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱(chēng)值。

但是，地磅是數(shù)字顯示方式，即示值的變化不是連續(xù)的，而是以階躍的方式進(jìn)行的。這樣，當(dāng)秤的實(shí)際示值處于相鄰兩個(gè)數(shù)字之間時(shí)，即在 +d12 一 d/2 范圍內(nèi)（d 為實(shí)際分度值），實(shí)際示值是按一定的數(shù)字化整方式，以某一相鄰數(shù)字顯示出來(lái)。所以，數(shù)字顯示值除含有實(shí)際的模擬示值外，還包含數(shù)字化整誤差。為了剔除這個(gè)數(shù)字化整誤差，找到實(shí)際模擬示值與真值之差，在檢定電子秤時(shí)往往采用下述方法：為了知道數(shù)字化整的誤差，可以用標(biāo)稱(chēng)值為1/10e（e 為檢定分度值，e=d）的小砝碼 z 來(lái)尋找數(shù)字化整前的模擬示值，具休方法為：秤上的砝碼 m，示值是，先加放0.1e 的小砝碼，直至秤的示值明顯地增加一個(gè) e，變成（，+e），所有附加的小砝碼為△ m，化整前的示值為P，則可知數(shù)字化整誤差轉(zhuǎn)換點(diǎn)為（0.5e 一△ m），化整前的示值 P=，+0.5e 一△ m。化整前的誤差為：E=P—m=，+0.5e 一△ m—m 為了消除零點(diǎn)的誤差還需要減去零點(diǎn)誤差，因此，化整前的修正誤差為：＆ =E—EMPE 式中：一零點(diǎn)或接近零點(diǎn)（如10e）誤差；MPE 一最大允許誤差。此式是檢定地磅示值誤差的常用公式，對(duì)從事檢定工作的人員來(lái)說(shuō)必須明確此含意和熟練運(yùn)用。