簡(jiǎn)要分析流量計(jì)量、電子秤發(fā)展的特點(diǎn)及稱重式液體流量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電子秤的要求，詳細(xì)分析電子秤的技術(shù)指標(biāo)，推算液 體流量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電子秤最大稱量及不確定度的估算方法，列舉電子秤檢定的方法，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行分析。

0.引言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，科技快速發(fā)展，流量計(jì)量 越來(lái)越受到重視。近年來(lái)流量計(jì)量相關(guān)技術(shù)也取得 了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種新式流量計(jì)相繼投入使用， 老式流量計(jì)也有了很大的技術(shù)提升。從國(guó)家級(jí)院所 到地方計(jì)量檢測(cè)部門，都建立了流量標(biāo)準(zhǔn)并開展流 量標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)研究，以滿足工業(yè)系統(tǒng)對(duì)流量計(jì)計(jì) 量的需要。

液體流量計(jì)量是流量計(jì)的重要分支，其標(biāo)準(zhǔn)裝 置應(yīng)用廣泛，原理多樣，其中以稱重流量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最 為廣泛，具有運(yùn)行穩(wěn)定、效率高、精度高等特點(diǎn)。電子秤是稱重法流量標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部件，合理正確的設(shè) 計(jì)選擇標(biāo)準(zhǔn)的電子秤是建立一套稱重式流量標(biāo)準(zhǔn)的 基礎(chǔ)。

1.電子秤簡(jiǎn)介

現(xiàn)在常見的電子秤主要有機(jī)械式衡器和電子式衡器，近年來(lái)，電子天平以精度高、反應(yīng)快、體積小、壽 命長(zhǎng)、使用方便、功能齊全等特點(diǎn)應(yīng)用更加廣泛。

20世紀(jì)80年代以前生產(chǎn)或購(gòu)買的液體流量標(biāo) 準(zhǔn)所使用的電子秤多是機(jī)械式天平，采用人工手動(dòng)操 作，效率低下。隨著自動(dòng)控制及電子技術(shù)的不斷發(fā) 展，流量標(biāo)準(zhǔn)裝置自動(dòng)化程度不斷提高，選擇電子秤時(shí)， 也可以選擇能夠和計(jì)算機(jī)通信的電子天平。

2.液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置電子秤選擇

2.1規(guī)程解讀

JJG 164-2000《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》中 多處提到對(duì)衡器的要求，在此一一解讀。

通用技術(shù)要求中，4.3.1.1電子秤一般采用機(jī)械秤或電子秤，電子秤應(yīng)用自校功能。4.3.1.2電子秤 的電纜、容器的連接管路和電纜不應(yīng)在衡器上產(chǎn)生 附加力。自校功能是為了保證在檢定周期內(nèi)天平的 準(zhǔn)確性，以保證裝置的性能，其他部件與衡器脫開是 衡器正確使用的基礎(chǔ)。

計(jì)量器具控制中，5.1.1.1檢定電子秤用標(biāo)準(zhǔn)砝碼， 其不確定度應(yīng)優(yōu)于衡器不確定度。說(shuō)明電子秤的檢定使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼，不確定度更優(yōu)的砝碼所檢出的結(jié)果 可信、可用。

在5.2.5電子秤檢定中，介紹了電子秤檢定的方法， 不確定度評(píng)定方法。

在5.2.9.2機(jī)械秤動(dòng)態(tài)效應(yīng)檢定中，介紹了機(jī)械秤動(dòng)態(tài)效應(yīng)的檢定方法和不確定度評(píng)定方法。

在5.2.10.1裝置合成不確定度中，列舉了不同原 理液體流量標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成的公式，從各質(zhì)量法 原理公式中可以看出，衡器不確定度為裝置合成不確 定度的主要項(xiàng)。

2.2技術(shù)性能要求 2.2.1稱量范圍

稱量范圍是指最大稱量到最小稱量之間的范圍。

最大稱量是電子天平的一項(xiàng)重要指標(biāo)，指不計(jì) 添加皮重時(shí)的最大稱量能力。選擇電子天平時(shí)，要選 合適的最大稱量。液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置有其流量范圍 指標(biāo)流量計(jì)在被檢時(shí)每次測(cè)量時(shí)間不應(yīng)少 于裝置要求的最短測(cè)量時(shí)間t，以渦輪流量計(jì)為例， 檢定時(shí)要求流量計(jì)檢定點(diǎn)包含q腿，每個(gè)檢定點(diǎn)的檢 定次數(shù)不少于3次，對(duì)于準(zhǔn)確度等級(jí)優(yōu)于0.5級(jí)的 流量計(jì)，每個(gè)流量點(diǎn)的檢定次數(shù)不低于6次。為滿足 流量計(jì)檢定的基本要求，同時(shí)提高流量計(jì)檢定的工 作效率，電子天平的最大稱量至少要大于1。

稱重法液體標(biāo)準(zhǔn)裝置要求液體從容器頂部注 入，在沒(méi)有緩沖裝置的情況下，液體注入的過(guò)程中尤 其是大流量狀體將會(huì)對(duì)天平產(chǎn)生較大沖擊。設(shè)介質(zhì) 密度為p，最大流量狀態(tài)時(shí)，介質(zhì)出口流速為v。，則流 體對(duì)天平產(chǎn)生的沖擊力為V。。

對(duì)介質(zhì)進(jìn)行稱重還要考慮需要容器對(duì)介質(zhì)進(jìn)行 收集及稱重箱，稱重箱在滿足使用要求的情況下質(zhì) 量m。越輕越好。

除了考慮以上稱量因素，為保證天平不會(huì)因過(guò)載 而損壞，最大稱量需加一定的保險(xiǎn)系數(shù)，也就是最 大載荷再放寬一些，但并不是越大越好。此處可取

最小稱量應(yīng)理解為樣品每次添加的最下劑量， 小于該載荷值時(shí)稱量結(jié)果可能產(chǎn)生過(guò)大的相對(duì)。不 同等級(jí)天平最小稱量如表1所示。

2.2.2分度值

分度值是天平的重要參數(shù)，有實(shí)際分度值和檢 定分度值e。實(shí)際分度值是指相鄰示值之差，即可顯 示的最小讀數(shù)，檢定分度值用于劃分天平級(jí)別與計(jì) 量檢定，以質(zhì)量單位表示的值，檢定分度值應(yīng)滿足 d在e在10 d，在一般情況下，檢定分度值e還應(yīng)服從 e=10kkg，其中k為正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零。選定電子天 平時(shí)，要從絕對(duì)精度即檢定分度e值著手，如選擇 0.01 mg的天平，不能將精度概要表述為1/10000或 1/100000，這樣有時(shí)是相對(duì)精度，而實(shí)際精度可能達(dá) 不到使用要求。

某流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在流量點(diǎn)0.1 mg/s進(jìn)行檢定 時(shí)，一次檢定時(shí)間為20s，則一次稱量重量為0.2mg, 若采用精度為十萬(wàn)分之一，最大稱量0.1 kg的天 平（其絕對(duì)精度只有0.1mg)，所得出的結(jié)果是不準(zhǔn) 確的。

2.2.3 不確定度

從液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置合成不確定度分項(xiàng)看，電子秤所引入的不確定度是其主要項(xiàng)，其不確定度大小將 在很大程度上影響裝置整體不確定度。選購(gòu)天平時(shí)， 可以直接看到最大稱量、分度值等參數(shù)，卻不能知道 不確定度與什么參數(shù)相關(guān)，在考慮不確定度的情況 下選擇天平時(shí)，將會(huì)無(wú)從下手。下面分析一下稱重法 液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置用天平不確定度的計(jì)算。

以某電子天平為例：型號(hào)為ME4002;最大稱量 為4 200 g;可讀性為0.01 g；重復(fù)性為0.01 g；線性誤 差為0.02g。

由以上參數(shù)及電子天平檢定規(guī)程可知，實(shí)際分 度值d=0.01 g，取檢定分度值e=10 d=0.1 g。

檢定分度數(shù) n=Max/e=4.2x104。

天平準(zhǔn)確度等級(jí)為II級(jí)e為0.1 g，5x103^n^ 1x105。

其最大允許誤差為±1.0e，即±0.01 g。

以某被測(cè)物體m為例，在天平對(duì)物體進(jìn)行稱量 時(shí)，假設(shè)天平讀數(shù)為n，則有m=n，u (m) =u (n)

假設(shè)天平的線性誤差引入的不確定度符合均勻 分布，已知用天平進(jìn)行稱量時(shí)，其線性誤差是其不確 定度的主要來(lái)源。所以，在不知道天平不確定度時(shí)， 可以用天平最大允許誤差除以姨作為電子天平的不確定度估算，即根據(jù)天平等級(jí)，檢定數(shù)及檢定分度 值進(jìn)行估算。

2.2.4其他要求

選購(gòu)電子天平時(shí)除考慮其以上介紹主要參數(shù) 外，還要考慮天平結(jié)構(gòu)、尺寸等是否滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。 現(xiàn)代流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)多設(shè)有測(cè)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò) 程的自動(dòng)控制和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集處理。所以在選擇電 子天平時(shí)要求天平電子系統(tǒng)具有通信功能和相應(yīng)的 結(jié)構(gòu)，便于天平與系統(tǒng)相連等。

3.電子秤檢定

3.1電子秤檢定方法

在使用量限范圍內(nèi)取10個(gè)均勻分布點(diǎn)，用標(biāo)準(zhǔn) 砝碼從J=1逐步加載到J=10，完成第一次測(cè)試;再?gòu)?J=10逐步卸載到J=1，完成第二次測(cè)試。分別記錄下 加載質(zhì)量mi、卸載質(zhì)量m2、電子秤讀數(shù)Rm和空容器衡 器讀數(shù)的平均值Ro計(jì)算各檢測(cè)點(diǎn)的不確定度，取最 大值為電子天平的不確定度。

3.2檢定實(shí)例

以某單位滑油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置用150 kg電子天平 為例，天平型號(hào)：KCC150s，編號(hào)：3078087，制造廠 家:德國(guó)。

Ro=50.00kg。檢定數(shù)據(jù)如表2所示。

A類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為s2=0.003%。

B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為^=0.006%。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了電子秤選擇的方法技巧，提出對(duì)液體流 量標(biāo)準(zhǔn)各需求參數(shù)的估算方法及對(duì)電子天平的選擇 要求，以期能夠很好地指導(dǎo)稱重式液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝 置設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)電子秤的選擇。