電子地磅的誤差及示值誤差

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

確定電子地磅的誤差是對稱量結(jié)果準(zhǔn)確度的定量描述。電子地磅在應(yīng)用中經(jīng)常會遇到誤差問題，這不僅影響地磅使用的可靠性，也會不同程度損害地磅使用者的利益。研究地磅的誤差來源是研究電子秤的一個重要問題。對電子地磅的稱量性能進(jìn)行分析，掌握其誤差來源有助于提高地磅檢定工作的質(zhì)量和效率。地磅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(fā)生變形，在激勵電壓作用下輸出電壓信號，經(jīng)線性放大器將信號放大，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由微處理器對質(zhì)量信號進(jìn)行處理后直接照示質(zhì)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(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足時引起的重復(fù)性誤差，由電地磅分度數(shù)設(shè)置引起的誤差等。

誤差的來源

通過對地磅的原理分析發(fā)現(xiàn)，其不同的組成部分會產(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

偏載測試要求地磅在加載以后，被測重物在秤臺上位置的變化不應(yīng)引起稱重測量結(jié)果的變化。因此，四角偏載誤差來源于稱重傳感器的靈敏度。由于地磅稱重傳感器的彈性體和電阻應(yīng)變計等關(guān)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(chǎn)生四角偏載誤差。為了減小四角偏載誤差，地磅在每個傳感器的支路連接有電位器，可以通過調(diào)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(yīng)輸出電壓之間并非成直線關(guān)系，使電子秤傳感器的稱量線性發(fā)生較大的變化。有時部分稱量點的誤差較大，進(jìn)行稱量的線性校準(zhǔn)，即分段校準(zhǔn)地磅的稱量，稱量的相對誤差將大大減小。（2）零點漂移。地磅在使用過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)致傳感器的觸點發(fā)生改變，使檢定時的原始狀態(tài)產(chǎn)生了變化，造成零點漂移，產(chǎn)生誤差。

3.鑒別力誤差

鑒別力反映地磅對載荷微小變化的反應(yīng)能力，鑒別力測試的目的是檢驗秤體結(jié)構(gòu)的連接和摩擦，因機械連接中的摩擦應(yīng)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(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)程試驗所得的稱重傳感器輸出讀數(shù)之問的差值。它是由一些比較固定的因素影響而產(chǎn)生的，除了稱重測量時的溫度、濕度、風(fēng)力、重力場等環(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足時引起的重復(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)場環(huán)境的限制，容易造成負(fù)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(cè)向力是由秤體傳力機構(gòu)的設(shè)計和制造誤差引起，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）傳感器條件不滿足時引起的重復(fù)性誤差電子秤稱重時，對秤體的機械傳力機構(gòu)的傳力特性、傳感器參數(shù)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(gòu)應(yīng)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(jié)果的準(zhǔn)確性。（3）角差引起的重復(fù)性誤差地磅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(shù)不一致或接線盒中電位器調(diào)整不平衡都會引起地磅的角差，此時重物在稱重臺的不同位置就會產(chǎn)生重復(fù)性誤差。

5. 重力加速度引起的誤差

地磅測量的不準(zhǔn)確除了與上述的誤差有關(guān)外，重力加速度也會對測量的準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，根據(jù)力學(xué)原理可把稱重分為利用力的動力效應(yīng)稱重和利用力的靜力效應(yīng)稱重。而地磅稱重利用的是靜力場效應(yīng)，靜力效應(yīng)稱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)力的大小來測定重力的量值。由于電子秤是用重力來標(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，會使同一臺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—m 式中：一示值誤差；P 一示值；M 一標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱值。

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)秤的實際示值處于相鄰兩個數(shù)字之間時，即在 +d12 一 d/2 范圍內(nèi)（d 為實際分度值），實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。所以，數(shù)字顯示值除含有實際的模擬示值外，還包含數(shù)字化整誤差。為了剔除這個數(shù)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(shù)字化整的誤差，可以用標(biāo)稱值為1/10e（e 為檢定分度值，e=d）的小砝碼 z 來尋找數(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 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)換點為（0.5e 一△ m），化整前的示值 P=，+0.5e 一△ m?；暗恼`差為：E=P—m=，+0.5e 一△ m—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：＆ =E—EMPE 式中：一零點或接近零點（如10e）誤差；MPE 一最大允許誤差。此式是檢定地磅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。