【摘  要】電子汽車衡檢測誤差實際上是反映了該產(chǎn)品的綜合性能情況，不論采用何種檢測方法,其目的是能夠如實、準(zhǔn)確、方便、安全地得到被檢產(chǎn)品的性能。本文將近幾年來國內(nèi)一些有志之士的探索方法，按照個人的理解進行分析，與同行們一同探索。

【關(guān)鍵詞】電子衡器  檢測方法

一、引言

由于近年來電子汽車衡的秤量越來越大，按照法定的方法檢定或校準(zhǔn)成為一種很難操作的工作，所以許多有志之士就在不斷的探索合理而有效的檢定或校準(zhǔn)方法。怎么能夠準(zhǔn)確、方便、安全地獲得一臺大型電子汽車衡的稱量性能，按照我國目前各個地方技術(shù)機構(gòu)所具備的能力，僅僅采用砝碼法是不能輕易達到目的的。

二、檢定工作的內(nèi)涵

R76-1《非自動衡器》國際建議中對于稱量性能的檢測要求：

從零點逐步施加試驗載荷至最大秤量(Max)，再以相反次序逐步卸下試驗載荷至零。測定初始固有誤差時，至少選擇10個不同的試驗載荷，其它稱量試驗至少選擇5個試驗載荷。選擇的試驗載荷包括最大秤量(Max)，最小秤量（Min），以及處于或接近最大允許誤差改變的那些載荷值。

我們從中可以清楚地看到以下幾個方面的情況

1.檢測是從零點逐步開始加載試驗載荷，一直到最大秤量。

目的是檢查該衡器的誤差曲線是否在允許誤差帶的范圍之內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有個別秤量值的誤差偏離了允許誤差帶，也可以通過稱重指示器的線性修正功能進行修正，保證衡器的整個稱量性能全部在允許誤差的范圍內(nèi)。

2.然后，逆順序逐步卸載試驗載荷，直至零點。

目的是檢查該衡器回程的誤差曲線（即滯后線性），是否在允許誤差帶的范圍內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有個別秤量值的誤差偏離了允許誤差帶，也是可以通過稱重指示器的線性修正功能進行修正的。

3.測定初始固有誤差時，至少選擇10個試驗載荷。

一般在對一臺新型衡器進行型式評價試驗時，需要選擇10個試驗載荷進行檢測，目的是了解此類新型產(chǎn)品的“初始固有誤差”的情況。只有通過定型鑒定了的衡器產(chǎn)品，在首次檢定及后續(xù)檢定時，就可以只選擇5個試驗載荷。

4.選擇最大允許誤差改變的載荷值。

最大允許誤差改變的載荷值，這些點是一臺衡器要求比較高的、比較難的點。比如，3級秤的500e、2000e的兩個載荷值，500e這一點在允許誤差±0.5e是相對誤差最大的；2000e這一點在允許誤差±1.0e是相對誤差最大的。也就是說，只要這些載荷點能夠在允許誤差范圍之內(nèi)，那么這臺電子衡器也就是合格的了。

當(dāng)然，電子汽車衡的檢定或校準(zhǔn)時還應(yīng)該包括：置零準(zhǔn)確度、偏載性能、除皮準(zhǔn)確度、重復(fù)性、鑒別閾等項目的試驗。

三、幾種檢測方法解析

1.對于由多塊結(jié)構(gòu)組合承載器檢測方法

美國“NIST Handbook 44”手冊中規(guī)定，對于汽車衡、軸重儀及組合式汽車衡偏載試驗，試驗區(qū)域應(yīng)為長度1.2m和寬度3.0m，最大試驗載荷應(yīng)滿足公式：最大載荷的比率r×0.9×CLC。其中，r是任意兩個或更多相鄰軸組的距離；CLC是 “集中載荷”（CLC≥衡器的最大秤量/（N-0.5））；N是承載器的節(jié)數(shù)。

按照以上的檢測方法，于是，就有專家就想出了這樣一個思路：汽車衡的承載力是由單節(jié)承載器決定的，是否可以按照每一節(jié)為一個稱量范圍，分別檢定？只要將每一節(jié)檢測合格，就認(rèn)可整臺汽車衡都符合稱量性能了呢?

但是有關(guān)專家告訴我，美國“NIST Handbook 44”手冊中的此項規(guī)定，是與美國聯(lián)邦公路管理局關(guān)于車輛載荷與橋梁總負荷關(guān)聯(lián)的一個公式，其目的是要求設(shè)計汽車衡時，必須與汽車對橋梁作用力按照集中載荷方式考慮的[r1] 。所以，我們在設(shè)計汽車衡承載器時，必須考慮承載器的剛度、強度也要按照橋梁的指標(biāo)。即使相同載荷，當(dāng)軸距不同的車輛稱量時，汽車衡也應(yīng)該能夠保證正常使用，而與汽車衡檢測方法沒有關(guān)系。

2.現(xiàn)場單獨檢測稱重傳感器方法

最近看到一篇文章中提出的一種檢測思路。就是在汽車衡安裝現(xiàn)場將稱重傳感器從承載器下取出，使用一種便攜式裝置只對稱重傳感器進行檢測調(diào)整，就認(rèn)為完成了該衡器的檢測。

這種思路是一種“瞎子摸象”的方法，只是考慮了稱重傳感器對衡器的影響因素，而忽視了其他裝置對稱量性能的影響。與其采用這種方法，還不如直接拿稱重傳感器的出廠檢測報告看更直接。

實際上，任何一臺電子衡器的稱重傳感器和稱重指示器，都是出廠前通過專用設(shè)備對其計量性能檢測過的。這種在使用現(xiàn)場再使用便攜式裝置的稱重傳感器檢測，是沒有任何意義的工作。

3.承載器分段檢測準(zhǔn)確度

有這樣一種檢測方法：是在對汽車衡進行偏載試驗之后，對于由多段結(jié)構(gòu)的承載器選擇任意一段，進行稱量性能的加載試驗，與檢定規(guī)程規(guī)定的加載載荷不同，僅僅只是將部分重量的砝碼進行加載試驗，如果需要也可以再選擇一段承載器進行檢測。要求在該秤量值時稱量誤差不大于最大允許誤差。

也就是說，對于由三段結(jié)構(gòu)的承載器，只需要使用1/3Max的砝碼，對其中一段承載器進行加載，只是檢測1/3Max的稱量性能。

優(yōu)點：

⑴這種方法只采用了部分的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，對一臺大秤量的衡器進行了檢測，減少了砝碼的使用量。

⑵這種方法對承載器進行了集中加載，考核了承載器的相對變形量，但是無法知道該汽車衡的整體稱量性能。

缺點：

⑴這種方法僅僅檢測了該汽車衡部分的量程，無法知道大于這個量程時的性能變化情況。

⑵實際上此種方法與第一種思路是非常相似的，僅僅作為偏載檢測是可以考慮的方法。

4.分量程檢測性能

在一篇文章上看到這樣的一種想法：檢測工作是在對衡器使用砝碼進行偏載試驗之后，將不知道確切重量值的載荷（大約1/3Max）加載到承載器上,從稱重指示器得到一個重量值，再加載一組砝碼（大約1/500Max）,觀察示值是否增加了相同的重量值；取下砝碼后再將不知道確切重量值的載荷（大約1/3Max）加載到承載器上，從稱重指示器上又得到一個重量值，再加載一組砝碼（大約1/500Max），觀察示值是否增加了相同的重量值；依次類推，直至到一個不確定的最大量程。

問題：

此種方法看似加載載荷至該衡器一個不確定的量程，得到了該衡器的一個分量程的稱量線性。而實際上，拿一個不知道確切量值的載荷加載到衡器上，是無法得到被測衡器實際稱量性能的，即使其中也用一組砝碼檢查了某一段的稱量性能，也僅僅是整個稱量性能中的某一小段，至于該衡器的整個線性曲線的走向是無法知道的。所以也就無法得出該衡器整個稱量性能的優(yōu)劣了。

5.輔助檢定方法

獨立的輔助檢定方法是由力發(fā)生器（或液壓）機構(gòu)、反力裝置、傳感器和測量儀表等組成的用于實現(xiàn)對汽車衡施加標(biāo)準(zhǔn)載荷的單元，用于解決砝碼難于運輸；檢定工作量大、勞動強度高、效率低；搬運大量砝碼安全性差；成本費用高；很難嚴(yán)格按照檢定規(guī)程進行檢定等問題。每一個標(biāo)準(zhǔn)載荷單元既可以單獨檢測，也可以組合對各個秤量值進行遞增或遞減檢測。

 優(yōu)點：

⑴可以快速檢測到被測衡器的最大秤量，得到被測衡器誤差線性曲線；
⑵  解決了運輸大量砝碼的安全問題和費用問題；
⑶  提高了檢測工作的勞動效率。
缺點：
⑴要在衡器的基礎(chǔ)上建立一套安裝反力裝置的機構(gòu)；
⑵因為這個裝置在承載器上的是幾個集中作用點，比使用砝碼作用于承載器上的面積小的太多，所以對被測衡器承載器要求有足夠的強度、剛度；

⑶標(biāo)準(zhǔn)載荷單元應(yīng)該早日爭取被列入“質(zhì)量計量器具檢定系統(tǒng)框圖”，作為“工作計量器具”使用。

四、總結(jié)

檢測一臺電子汽車衡的稱量性能，實際上也是在檢測這臺衡器組成各個部分的設(shè)計、制造、安裝質(zhì)量。
這里以承載器結(jié)構(gòu)的情況進行分析:
                           
這是一個中準(zhǔn)確度等級的電子汽車衡誤差分布圖。
其中圖中粗的誤差曲線1是在大于2000e這一點后，出現(xiàn)“0”的誤差，而細誤差曲線2是在小于2000e這一點前，出現(xiàn)“0”的誤差。1
為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)積累分析，粗的誤差曲線現(xiàn)象是反映該汽車衡承載器剛度優(yōu)于1/800，而細的誤差曲線現(xiàn)象是反映該汽車衡承載器剛度低于1/800，而且細的誤差曲線的曲率半徑越小，說明該汽車衡承載器的剛度越低。
任何一臺電子汽車衡是由四大部分組成的：承載器、稱重傳感器、稱重指示器、支撐機構(gòu)（基礎(chǔ)），我們在考慮電子汽車衡性能時，必須考慮這些組成部分的結(jié)構(gòu)和性能。任何一臺衡器都有初始固有誤差，這個初始固有誤差是衡器在性能檢測和量程穩(wěn)定性檢測前所確定的誤差。初始固有誤差的定義說的好：任何一臺衡器自其設(shè)計制造安裝結(jié)束之后，這臺衡器的命運就已經(jīng)確定的了。為什么要這樣講呢？因為，在設(shè)計過程中，承載器的剛度、強度都是設(shè)計所決定的，稱重傳感器的技術(shù)指標(biāo)也是設(shè)計時選擇的，稱重指示器的參數(shù)（分度數(shù)、靈敏度、噪聲、零點溫度性能、量程溫度性能等）也是設(shè)計時選擇的，而支撐機構(gòu)（基礎(chǔ)）的質(zhì)量是由混凝土的標(biāo)號、鋼筋配置（或者是鋼鐵框架結(jié)構(gòu)）確定的；再保證制造過程中各個部分加工工藝的執(zhí)行程度；安裝過程中保證質(zhì)量。這些原始數(shù)據(jù)確定的前提下，自然這臺衡器固有誤差也就確定了。

所以要得到一臺電子汽車衡的稱量性能，必須做到以下幾點：
1.只有檢測到該汽車衡的最大秤量，才能知道被測汽車衡的稱量誤差曲線。這樣即使出現(xiàn)個別秤量點超出允許誤差要求，也可以通過稱重指示器的誤差修正功能進行調(diào)整。
2.必須有一套可以方便、安全進行檢測的標(biāo)準(zhǔn)裝置。目前福建省計量科學(xué)研究院研制的“獨立的輔助檢定方法”，可能存在這樣那樣的一些問題，但是它能夠方便、安全地檢測到汽車衡的最大秤量，能夠給予汽車衡一個基本稱量誤差曲線。
3.除了要考慮四大部件的質(zhì)量之外，制造企業(yè)也必須注意邊界條件對衡器性能影響。例如，位移邊界條件和應(yīng)力邊界條件所包括的：基礎(chǔ)板質(zhì)量、基礎(chǔ)高度差、混凝土強度、混凝土充填、壓頭結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)剛度、承載器焊接變形、承載器連接等影響。
 
參考文獻
[1]國際法制計量組織 OIML R76《非自動衡器》（2006）國際建議 (E)
[2]美國“NIST Handbook 44”手冊 2013[E]
[3]JJG1118-2015 電子汽車衡（衡器載荷測量儀法）檢定規(guī)程
[4]沈立人 邊界條件對衡器性能影響問題的探討[J]衡器 20012.7.

標(biāo)簽：電子天平