計(jì)量檢定電子秤的誤差及改進(jìn)方法分析

王琳

摘? 要：誠信是中華民族的傳統(tǒng)美德，計(jì)量誠信則是非常重要的經(jīng)濟(jì)道德。電子秤的準(zhǔn)確度是維持市場穩(wěn)定發(fā)展的重要因素。電子秤是一種精密的測量儀器，在生產(chǎn)和操作過程中容易產(chǎn)生一些誤差，從而影響稱量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此需要對電子秤進(jìn)行計(jì)量檢定。本文主要從電子秤本身和操作使用以及環(huán)境的角度出發(fā)分析電子秤的誤差來源，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，以此來提高電子秤的準(zhǔn)確度，保障個(gè)人和企業(yè)的利益，維持市場經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：計(jì)量檢定? 電子秤? 誤差? 改進(jìn)措施

中圖分類號：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）02（b）-0072-03

Error Analysis and Improvement Method of Electronic Scale of Metrological Verification

WANG Lin

（Changchun Institute of Metrology， Changchun， Jilin Province， 130000 China）

Abstract： Honesty is the traditional virtue of the Chinese nation， and the measurement of honesty is a very important economic morality.The accuracy of electronic scale is an important factor to maintain the stable development of the market.Electronic scale is a kind of precise measuring instrument， which is easy to produce some errors in production and operation， thus affecting the accuracy of weighing results.Therefore， it is necessary to conduct metrological verification on the electronic balance.In this paper， the error source of electronic balance is analyzed from the perspective of electronic balance itself， operation and environment， and the corresponding improvement measures are put forward， so as to improve the accuracy of electronic balance， protect the interests of individuals and enterprises， and maintain the stable development of market economy.

Key Words： Metrological verification; Electronic scale; Error; Improvement measures

智能化時(shí)代的發(fā)展也給予了電子秤行業(yè)新的機(jī)遇和創(chuàng)新，整個(gè)行業(yè)在以快速發(fā)展的狀態(tài)來滿足社會中多樣化的需求?！靶∮?jì)量，大民生”，民生的發(fā)展與準(zhǔn)確的計(jì)量息息相關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)化的電子秤是建立誠信市場的基石，是衡量企業(yè)持續(xù)性發(fā)展的核心動力[1]。在日常生活中，電子秤隨處可見，幾乎成為了生活必需品。然而，在生產(chǎn)制造電子秤過程中，存在一些無法避免的誤差，進(jìn)而影響了電子秤計(jì)量的準(zhǔn)確性。因此，在電子秤投入使用前需要經(jīng)過專門的計(jì)量檢定，以此來提高電子秤的準(zhǔn)確度，維持市場的穩(wěn)定發(fā)展和保護(hù)消費(fèi)者的合法權(quán)益。

1? 電子秤工作原理

電子秤（Electronic balance）是一種利用胡克定律原理測定物體質(zhì)量的工具，其主要組成部分有稱重臺、接線盒、屏蔽信號電纜、稱重傳感器和稱重顯示儀表。電子秤的工作原理是將物體放置于稱重臺上，受重力作用給傳感器施加了壓力，讓傳感器發(fā)生彈性形變，其阻抗隨之發(fā)生變化并激勵(lì)電壓作用輸出一個(gè)變化的模擬信號，通過線性放大電路放大信號且將其傳輸?shù)侥?shù)轉(zhuǎn)換器，利用CPU運(yùn)算處理器對質(zhì)量信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理成顯示質(zhì)量值，最終顯示于儀表上，從而實(shí)現(xiàn)了電子秤計(jì)量的功能[2]。

電子秤是國家強(qiáng)制檢定的計(jì)量儀器，其合格產(chǎn)品是檢定分度值e和細(xì)分值D的標(biāo)準(zhǔn)，是完全受國家計(jì)量法保護(hù)的產(chǎn)品。因此，電子秤的計(jì)量檢定是依照國家規(guī)定而必須進(jìn)行的工作。而對電子秤的稱量性能進(jìn)行深入研究，充分的掌握誤差的來源以及改進(jìn)的相關(guān)措施有助于提高電子秤檢定工作的效率。

2? 電子秤的誤差來源

2.1 四角偏載誤差

四角誤差指的是在對物體進(jìn)行稱重時(shí)放置在稱重盤上的位置會不同，其產(chǎn)生的偏載會使得電阻應(yīng)變計(jì)出現(xiàn)附加應(yīng)變，使得稱重傳感器的輸出產(chǎn)生誤差，進(jìn)而影響測量的結(jié)果。出現(xiàn)四角偏載誤差的原因主要是電子秤稱重傳感器的靈敏度出現(xiàn)問題了。理論而言，物品放置在稱重盤上的任意位置對稱量結(jié)果是不會產(chǎn)生影響的，但是對于生產(chǎn)制備電子秤所用的電子材料是不同的，例如制備電阻的工藝、傳感器的彈性材料等都會出現(xiàn)偏差，進(jìn)而影響傳感器相對應(yīng)的激勵(lì)電壓的穩(wěn)定性，電壓出現(xiàn)不穩(wěn)定情況就直接影響輸出信號，就會出現(xiàn)四角偏差誤差。當(dāng)前市場上也有一些產(chǎn)品是在每個(gè)傳感器的支路上連接一個(gè)點(diǎn)位器，以調(diào)整電阻來分壓進(jìn)而平衡各點(diǎn)的信號輸出，實(shí)現(xiàn)減小四角偏載誤差的目的。

2.2 稱量誤差

2.2.1 零點(diǎn)漂移

在計(jì)量過程中，電子秤都會出現(xiàn)零點(diǎn)漂移的誤差，這種誤差是直接影響計(jì)量檢定穩(wěn)定性的。在電子秤實(shí)際的應(yīng)用過程中，稱重物體的重量都是大小不一的，從而使傳感器在運(yùn)作時(shí)的負(fù)載反復(fù)多次的變化，但是傳感器的結(jié)構(gòu)非常的復(fù)雜以至于無法滿足重力負(fù)載的快速變化，最終使稱重傳感器的觸點(diǎn)出現(xiàn)變化，儀表上的指針不能準(zhǔn)確的歸零，零點(diǎn)出現(xiàn)漂移那么就會直接影響物體的測量結(jié)果[3]。

2.2.2 傳感器稱量線性變化

物體對傳感器的重力作用和儀表上輸出的數(shù)值應(yīng)該呈線性關(guān)系變化，但是由于環(huán)境的溫差、浮塵以及沖擊力等等的影響，傳感器的負(fù)載和對應(yīng)的輸出電壓之間沒有呈線性關(guān)系，而是非線性關(guān)系，使得稱量結(jié)果發(fā)生較大的偏差?，F(xiàn)今也有一種分段校準(zhǔn)的電子秤，其會進(jìn)行線性校準(zhǔn)以降低誤差較大的稱量點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到降低整體誤差的作用。

2.2.3 擦靠

在對物體進(jìn)行稱重計(jì)量時(shí)，物體本身的全部重量沒有作用到電子秤的稱重傳感器上，其產(chǎn)生的輸出信號與實(shí)際值相比偏小，這就是所謂的稱重臺擦靠。稱重臺擦靠是一種非常不科學(xué)和不規(guī)范的行為，會讓測量的結(jié)果嚴(yán)重小于物體的實(shí)際重量，此種現(xiàn)象主要出現(xiàn)于一些重量負(fù)載非常大的物體，或是體積較為龐大的物體。

2.3 鑒別力誤差

電子秤的鑒別力是針對于一些微小物體對傳感器作用而變化的反應(yīng)能力，其主要目的是檢驗(yàn)電子秤內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連接和摩擦過程，因此，鑒別力誤差主要來源就是電子機(jī)械連接中的摩擦力[4]。換句話來說，鑒別力也是電子秤的檢測限，傳感器和稱重表盤對于微小重量的變化而產(chǎn)生的分辨力都是影響電子秤的鑒別力的重要因素。此外，傳感器線性關(guān)系也會影響電子秤的鑒別力。

2.4 重復(fù)測量誤差

在相同的環(huán)境條件下，對同一物體或是負(fù)荷作用進(jìn)行重復(fù)多次的測量操作所得到的輸出數(shù)值結(jié)果之間的差值，就是重復(fù)性誤差。這種誤差是由一些固定的因素造成的，如角差、傳感器條件不足以及側(cè)向力等等儀器本身固有的因素，對于一些環(huán)境中的因素，如重力場、風(fēng)力、溫度、濕度等影響不大。在稱重時(shí)，稱重盤的負(fù)載會反復(fù)變化，使得接收器上下出現(xiàn)移位，進(jìn)而導(dǎo)致作用力處于非垂直狀態(tài)，出現(xiàn)了傳感器側(cè)向力。傳感器正常運(yùn)作的條件有激勵(lì)電壓、參數(shù)一致、傳力要求等等，這些條件需要在全部滿足的情況下才能保證測量值的重復(fù)性符合要求。

2.5 計(jì)量環(huán)境誤差

物體本身的重量是會隨著環(huán)境因素的變化而出現(xiàn)微小的偏差，例如環(huán)境中的溫度和濕度等因素會使得物體在稱重時(shí)出現(xiàn)變化，對于一些吸濕性較強(qiáng)的物質(zhì)其對環(huán)境中濕度的要求極高。環(huán)境的變化是客觀存在的，無法絕對性的避免，其所帶來的影響需要工作人員進(jìn)行深入的研究，科學(xué)的歸納出相關(guān)的規(guī)律并加以防范，以確保計(jì)量環(huán)境影響力最小化。

2.6 重力加速度的影響

在力學(xué)原理上，稱重可以分為力的動力效應(yīng)稱重和靜力效應(yīng)稱重。而電子秤采用的是靜力效應(yīng)稱重或者是重力變形法稱重，此種稱重方式是受重力加速度不同而影響的，靜力效應(yīng)稱重是利用物體在重力作用下讓彈性結(jié)構(gòu)發(fā)生形變而測定重力的數(shù)值[2]。對于不同重力加速度的地區(qū)，其相同物體所產(chǎn)生的重力是存在差異的，進(jìn)而會導(dǎo)致電子秤稱量的結(jié)果出現(xiàn)誤差。現(xiàn)代學(xué)者也對電子秤的誤差示值進(jìn)行了研究，并提出了相應(yīng)的公式，即E=P-m，其中E為示值誤差、P為示值、m為標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱值。

3? 計(jì)量檢定電子秤誤差的優(yōu)化措施

3.1 提高傳感器的質(zhì)量

傳感器的質(zhì)量將直接影響電子秤的產(chǎn)品質(zhì)量以及檢定計(jì)量的結(jié)果，在生產(chǎn)過程中必須提高傳感器的質(zhì)量。在傳感器的制備和選擇時(shí)需要符合電子秤的機(jī)械傳力和構(gòu)造傳力的特點(diǎn)，而且要和市面上的傳感器參數(shù)保持一致，這樣就能夠保證產(chǎn)品出問題能得到及時(shí)的更換處理。此外，電子秤的激勵(lì)電壓需要合規(guī)的穩(wěn)定性，稱重傳感器的負(fù)載重荷和測定值呈線性關(guān)系變化，降低其可能產(chǎn)生的誤差，提高電子秤的準(zhǔn)確度。

3.2 適當(dāng)預(yù)壓處理

電子秤被放置的時(shí)間過長或是其他因素等會使得其進(jìn)行測定過程中最開始稱量的結(jié)果出現(xiàn)不準(zhǔn)確的情況。因此，在使用電子秤時(shí)，可以選擇合適規(guī)格的砝碼放在稱重臺上，對其進(jìn)行檢定前的預(yù)壓處理，讓電子秤各項(xiàng)指標(biāo)維持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，以保證測量值的真實(shí)可靠。許多測量儀器在進(jìn)行實(shí)際操作前都會有一個(gè)預(yù)熱的過程，電子秤也不例外，倘若電子秤處于一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)來進(jìn)行測定，那其測量的結(jié)果是極其不具可信度的。

3.3 調(diào)整偏載誤差

電子秤在使用過程中需要進(jìn)行定期的檢定，利用角差調(diào)整程序來調(diào)整，以降低偏載誤差。壓角方式需要科學(xué)合理的選擇，在傳感器的承重點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和研究，確定相關(guān)的參數(shù)值，并利用儀器的提示設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的壓角，對偏載誤差進(jìn)行有效的調(diào)整。

3.4 校準(zhǔn)工作

校準(zhǔn)工作是電子儀器設(shè)備運(yùn)行前的必備要求。然而在實(shí)際操作過程中，許多人員為了減少工作量或是節(jié)約時(shí)間，就會直接省略掉這一步。倘若電子秤在稱量前不進(jìn)行校準(zhǔn)，那就會從源頭上產(chǎn)生檢測誤差并造成巨大的誤差值。因此，在進(jìn)行檢測時(shí)，相關(guān)人員需要對電子秤進(jìn)行校準(zhǔn)處理，讓運(yùn)作過程中的電子秤是處在基準(zhǔn)水平上的，這樣才會提高電子秤的準(zhǔn)確度[3]。

3.5 合理選擇砝碼

每個(gè)電子秤都有其自身的稱量范圍和刻度以及有效數(shù)字的顯示值。在對電子秤進(jìn)行檢測時(shí)，需要選擇合適的砝碼，其砝碼的確定原則就以電子秤的測量范圍和刻度作為參考依據(jù)。著重注意的是砝碼的測定范圍需要在電子秤測量范圍之內(nèi)，不然就會影響檢定結(jié)果，甚至可能會直接損壞電子秤[5]。利用這種辦法讓電子秤在往后的使用過程中減小誤差。

3.6 確定讀數(shù)時(shí)間

電子秤的顯示數(shù)值會存在略微的變化，這是因?yàn)榉Q重過程中各類指標(biāo)還未穩(wěn)定。在稱重時(shí)，放置時(shí)間過短將會無法準(zhǔn)確的反映出數(shù)值，容易造成誤差。電子秤使用時(shí)間適合的進(jìn)行延長，讓數(shù)值徹底的穩(wěn)定后進(jìn)行讀取，這樣可使電子秤的誤差維持在一個(gè)可控的范圍內(nèi)[6]。電子秤的種類非常之多，其穩(wěn)定的時(shí)間也不同，為了保證測量值的準(zhǔn)確性，操作人員需要“因物而異”式的確定讀數(shù)時(shí)間，尤其是精密度相當(dāng)高的電子秤，如精密度為十萬分之一的實(shí)驗(yàn)室用電子天平就需要相當(dāng)久的穩(wěn)定時(shí)間和讀數(shù)時(shí)間，保證數(shù)據(jù)可靠。

3.7 加強(qiáng)監(jiān)管力度

除了對電子秤操作過程及其本身方面進(jìn)行誤差的控制外，還需要提高對電子秤監(jiān)測管理的執(zhí)法力度。對市場上的各種計(jì)量器具進(jìn)行定期的檢定維修，并進(jìn)行專業(yè)機(jī)構(gòu)和技術(shù)人員的檢定，從根本上保障儀器的準(zhǔn)確度和有效性[7]。對于存在問題的器具，需要第一時(shí)間進(jìn)行處理，避免損毀消費(fèi)者權(quán)益事情的出現(xiàn)。另外，對相關(guān)人員進(jìn)行知識宣傳和講解，促進(jìn)其了解相關(guān)的計(jì)量法政策和要求，禁止不合規(guī)定的電子秤流通于市場。

4? 結(jié)語

市場經(jīng)濟(jì)正在不斷的發(fā)展，人們對計(jì)量儀器的檢定意識也不斷地增強(qiáng)。電子秤作為日常生活中不可或缺的設(shè)備，其相關(guān)的結(jié)構(gòu)知識和操作步驟都是需要進(jìn)行深入了解的。在對電子秤進(jìn)行檢定時(shí)，需要明確電子秤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生誤差的原因，從根源上進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而解決電子秤在工作過程中出現(xiàn)的問題，保障消費(fèi)者真正的權(quán)益，維持市場經(jīng)濟(jì)有效且穩(wěn)定的發(fā)展。

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