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本文針對電子稱重儀表檢測過程中出現(xiàn)的問題，進行了分析，提出稱重儀表輸入信號提法比輸入信號電壓合適，并對檢測稱重儀表使用的傳感器模擬器提出了要求，提出了制訂稱重儀表檢測規(guī)范的必要性。
一、概述
稱重儀表作為電子衡器的重要組成部分已廣泛應(yīng)用于我國的各行各業(yè)，作為電子衡器的大腦部件，其產(chǎn)品質(zhì)量和準(zhǔn)確性、可靠性已被越來越引起重視，國家相關(guān)部門也加大了管理力度。由于稱重儀表的特殊性，采用了一些比如六線制、比例式電壓測量、零點跟蹤等的特殊技術(shù)，大大降低了稱重儀表的成本，提高了稱重儀表的精度，進而大幅度提高了衡器精度。在產(chǎn)品生產(chǎn)檢驗過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)年輕的技術(shù)人員對稱重儀表的輸入信號的理解不是很準(zhǔn)確，造成一些測量誤差或錯誤，本文就稱重儀表的模擬輸入信號和產(chǎn)品檢測中對模擬傳感器的要求進行討論，供商討。
二、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)概況
我國關(guān)于稱重顯示器的國家標(biāo)準(zhǔn)最早是由濟南金鐘電子衡器股份有限公司的前身濟南衡器廠于1987 起草的GB 7724-87 《稱重顯示控制器技術(shù)條件》，到1999 年，濟南金鐘電子衡器股份有限公司根據(jù)OIML R76-1 《非自動衡器》（1992 年版） 對GB 7724-1987 《稱重顯示控制器技術(shù)條件》進行了修訂，形成了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7724-1999《稱重顯示控制器》， 該標(biāo)準(zhǔn)等效采用了OIMLR76-1 《非自動衡器》中對電子衡器的稱重顯示控制器的技術(shù)要求和計量要求，又于2008 年根據(jù)OIML R76-1 《非自動衡器》（2006 年版） 對GB/T7724-1999 《稱重顯示控制器》進行了修訂，形成了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7724-2008 《電子稱重儀表》，這是目前執(zhí)行的版本。OIML R76 國際建議中關(guān)于稱重儀表模塊試驗的內(nèi)容很少，只是基本的計量要求和技術(shù)要求，國家標(biāo)準(zhǔn)中對稱重儀表的檢測也提出了一些基本原則和要求，JJG 649-1990 《數(shù)字稱重顯示器（試行） 檢定規(guī)程》由于歷史原因也沒有進行及時修訂，同時與標(biāo)準(zhǔn)也不相符，造成執(zhí)行的困難，至今沒有形成一個權(quán)威和正式的檢測規(guī)范，這樣對各級計量檢測管理部門和企業(yè)對稱重儀表的檢測造成了不少麻煩和困難，沒有一個統(tǒng)一的檢測規(guī)范，易產(chǎn)生糾紛，目前在國際上比較權(quán)威的關(guān)于稱重儀表的檢測僅可以參考WELMEC 歐洲法制計量協(xié)定2001 年8 月出版的WELMEC2.1 《Guide forTesting Indicators》（Non-automatic Weighing Instruments）［《稱重顯示器試驗指南》（非自動衡器）］。在此也呼吁國家有關(guān)部門盡快制訂出適合我國的稱重儀表檢測的指南（規(guī)范），以方便計量檢測機構(gòu)和企業(yè)執(zhí)行。
三、關(guān)于稱重儀表輸入信號情況
查閱大量的產(chǎn)品資料、說明書以及一些標(biāo)準(zhǔn)，對稱重儀表的輸入信號或信號范圍的描述單位基本都是mV，儀表的靈敏度單位都是μV/d。
（一） 在GB/T 7724-1999《稱重顯示控制器》國家標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定的最高輸入靈敏度的單位就是μV/d。
（二） 在GB/T 7724-2008 《稱重儀表》國家標(biāo)準(zhǔn)中，3.2.1 實際分度值以質(zhì)量單位表示的兩個相鄰示值的差值。在本標(biāo)準(zhǔn)中，也表示稱重儀表每實際分度值對應(yīng)的輸入信號電壓。
（三） 在GB/T 14250-2008 《衡器術(shù)語》6.4.2稱重指示器每個檢定分度值的最小輸入電壓中，每個檢定分度值的信號Δu 按如下方法計算：
Δu=C/Emax·Uexc·R/N·e
其中：C———稱重傳感器額定輸出
Emax———稱重傳感器最大秤量
Uexc———稱重傳感器激勵電壓
R———載荷傳遞裝置縮比
N———稱重傳感器數(shù)量
e———衡器檢定分度值
（四） 在GB/T 14250-2008 《衡器術(shù)語》6.11輸入電壓信號范圍是測量范圍信號電壓與靜載荷信號電壓之和。
（五） WELMEC2.1 《稱重顯示器試驗指南（非自動衡器）》中關(guān)于最小檢定分度值要求制造廠家應(yīng)規(guī)定檢定分度值VSI 的最小值， 這個值用μV/VSI 給出。
（六） 在JJG 649-1990 《數(shù)字稱重顯示器（試行） 檢定規(guī)程》中15.1 條規(guī)定采用直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源、電位差計或?qū)Ｓ眯盘柲M器作為檢定顯示器的標(biāo)準(zhǔn)器。
從以上標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品說明書等資料似乎可以得出這樣的結(jié)論，即稱重儀表的輸入信號是電壓，只要保證了輸入電壓準(zhǔn)確就能保證儀表準(zhǔn)確，就可以用電壓來檢測儀表，與檢測直流數(shù)字電壓表似乎有相同之處。
以上結(jié)論是否正確，我們進行一些分析。
四、關(guān)于稱重傳感器的信號輸出
稱重儀表接收的是稱重傳感器給出的信號，且主要是指電阻應(yīng)變式稱重傳感器，稱重傳感器的輸出是以稱重傳感器的輸出靈敏度表示，主流是2mV/V 或3mV/V，指標(biāo)稱值。在GB/T 5603-1985 《負(fù)荷傳感器名詞術(shù)語》中第32 條靈敏度的定義是輸出增量與所加的負(fù)荷增量之比，又稱傳感器系數(shù)。［注：應(yīng)變式傳感器通常用每輸入1V 電壓時額定輸出的mV(或μV)數(shù)表示(mV/V)。］在GB/T 7551-2008 《稱重傳感器》中3.4.13條靈敏度定義為稱重傳感器響應(yīng)（輸出） 的變化與相應(yīng)激勵（施加的載荷） 的變化之比。在GB/T 14250-2008 《衡器術(shù)語》中6.4.1 條稱重傳感器額定輸出是指稱重傳感器在額定載荷下響應(yīng)（輸出） 的變化對相應(yīng)的激勵變化的比。從以上標(biāo)準(zhǔn)可以看出，關(guān)于稱重傳感器的輸出名稱不完全相同，定義也不易理解，現(xiàn)在關(guān)于稱重傳感器輸出比較常用的名詞是靈敏度，對于額定載荷10t，靈敏度是2mV/V 的稱重傳感器，比較通俗的理解就是當(dāng)稱重傳感器承受10t 的額定載荷時，在稱重傳感器施加1V 的激勵電壓，則稱重傳感器的輸出是2mV，若施加10V 的激勵電壓，則稱重傳感器的輸出是20mV，以此類推；同理，當(dāng)此傳感器施加5t 的載荷時，在稱重傳感器施加1V 的激勵電壓，則稱重傳感器的輸出是1mV。從以上分析可以看出，稱重傳感器的根本輸出單位是mV/V，而不是mV，這也是稱重傳感器不同于其他一些傳感器的參數(shù)之一。
五、關(guān)于傳感器模擬器
為了方便檢測稱重儀表，各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定可以使用傳感器模擬器對儀表進行檢測，同時提出了對模擬器的基本要求。在GB/T 7724-2008 《電子稱重儀表》國家標(biāo)準(zhǔn)中3.4 條傳感器模擬器的定義是模擬稱重傳感器標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號的一種裝置，可用來檢驗稱重儀表的某些計量特性。模擬應(yīng)變式稱重傳感器的傳感器模擬器，其輸出電壓應(yīng)等于激勵電壓（V） 與給定的傳感器輸出（mV/V） 的乘積。模擬數(shù)字稱重傳感器的數(shù)字傳感器模擬器可按給定重量值輸出相應(yīng)的數(shù)字信號。
在7.3.1.7 條傳感器模擬器中規(guī)定“模擬器應(yīng)按ETU 激勵電壓校準(zhǔn)（AC 激勵電壓也就是AC 校準(zhǔn)）。校準(zhǔn)后量程的準(zhǔn)確度誤差應(yīng)小于0.1%”。在WELMEC2.1 《稱重顯示器試驗指南（非自動衡器）》4.6 條模擬器規(guī)定“模擬器應(yīng)適合于檢測顯示器。模擬器應(yīng)進行顯示器激勵電壓校準(zhǔn)（AC 激勵電壓也就是AC 校準(zhǔn)）。
從以上標(biāo)準(zhǔn)可以看出，稱重傳感器的模擬器輸出（靈敏度） 必須是與稱重傳感器的輸出形式相同，其單位也應(yīng)是mV/V，且應(yīng)滿足稱重儀表的要求并適合用于檢測稱重儀表。因此，直接采用直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源作為稱重傳感器的信號源是不合適的。
六、稱重儀表輸入信號分析
稱重儀表的信號來源是稱重傳感器，因此稱重儀表必須滿足稱重傳感器的要求，稱重儀表與稱重傳感器的連接線至少4 根且有激勵，而電壓表只需要2 根線，沒有激勵，這就是稱重儀表與直流電壓表輸入的不同之處。借用WELMEC2.1 《稱重顯示器試驗指南（非自動衡器）》中的例子，傳感器的靈敏感為2mV/V；激勵電壓為10V；傳感器加載范圍是最大量程的30%；檢定分度數(shù)為6000VSI；則通過公式計算(2[mV/V]·10 [V]·30%) / 6000 VSI = 1 μV/VSI 可得每檢定分度的電壓值為1μV （即1μV/VSI），也可以說稱重儀表的靈敏度是1μV/d。知道或廠家提供了儀表的靈敏度，簡單地通過計算或檢測儀表的輸入信號電壓保持一致是否可以檢測稱重儀表的準(zhǔn)確度呢？非也，除非能保證稱重儀表的激勵電壓為標(biāo)準(zhǔn)10V。對于用于檢測儀表的標(biāo)準(zhǔn)器使用的模擬器的輸出靈敏度可以是一個標(biāo)準(zhǔn)信號（例2mV/V），但是稱重儀表輸出的激勵電壓卻不是一個標(biāo)準(zhǔn)值，以上
例子中的激勵電壓10V，可以是一個標(biāo)稱值，但實際是有偏差的，每塊儀表可能都不相同，可能是9.9V，也可能是9.8V，它是不一樣的，有偏差的，激勵電壓不同，計算得到的儀表靈敏度就不同（指以μV/d 為單位而言），這可能也是標(biāo)準(zhǔn)中所說的“模擬器應(yīng)進行顯示器激勵電壓校準(zhǔn)”的原因。如果我們改變一下例子中的計算公式，改為2[mV/V]·30%) / 6000 VSI = 0.1 μV/V/VSI，即變?yōu)槊總€檢定分度值的輸入信號是0.1 μV/V，而不是輸入電壓1 μV，這樣可以去掉稱重儀表激勵電壓不同的影響。
在一個衡器系統(tǒng)中，保持系統(tǒng)精度的信號單位應(yīng)是mV/V，而不是mV，也就是說對已標(biāo)定后的儀表來說，只要保證稱重儀表輸入信號的準(zhǔn)確，不管儀表激勵電壓是否變化，都可保證衡器的準(zhǔn)確，這也是稱重儀表與電壓表的差異和不同。在2010 年01 期《衡器》發(fā)表的《一種免加載校準(zhǔn)方法》中所使用的原則也是這個道理，這也是為什么要同時測量模擬器的激勵電壓和輸出，從而保證輸入儀表信號以mV/V 為單位的一致，從而保證系統(tǒng)精度的原因，這也與稱重傳感器的輸出靈敏度的單位一致。
因此，在衡器系統(tǒng)中，關(guān)于稱重儀表的輸入以輸入信號表示要比輸入信號電壓合適，表示單位以mV/V 表示比mV 合適，稱重儀表的最高靈敏度以單位μV/V/VSI 表示比以單位μV/VSI 表示更貼切。從以上分析可以看出，稱重儀表的檢測或標(biāo)準(zhǔn)中，自然不自然地、或多或少地受到了直流電壓表的標(biāo)準(zhǔn)和檢測規(guī)范的影響。
 

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