文章以數字指示秤檢定規程為依托,對檢定中采用的閃變點方法進行了分析,提出了優化檢定步驟的方法。
一、引言
根據 JJG 539-1997 《數字示值秤檢定規程》要求,電子秤的檢定過程采用閃變點的方法來確定各檢定點的誤差,其確定閃變點的方法是:在規定的檢定點加放一定量的砝碼 m,秤的示值是I,之后逐一加放 0.1e 的小砝碼,直至秤的示值明顯地增加一個 e—閃變點出現。此時所有附加的小砝碼為m,則有:
化整前的示值為:P=I+0.5e- m
化整前誤差為:E=P-m=I+0.5e- m-m
在使用閃變點方法檢定過程中,稱量測試、偏載測試等十余個檢定點需要逐一累加 0.1e 小砝碼,檢定要求高,操作步驟比較繁瑣、費時費力。能否對檢定步驟進行優化處理,本人認為在一定條件下是可以簡化檢定步驟的,下面就此闡述本人觀點。為了便于對檢定過程的理解,有必要對閃變點方法的公式來源進行說明。
二、電子秤誤差公式的導出
電子秤檢定采用閃變點法確定化整前的示值時。秤上的砝碼 m,示值 I,逐一加放 0.1e 小砝碼至 m 時,秤的指示值增加一個 e,變成 (I+e),化整前的示值為 P,P=I+0.5e- m,此公式可以這樣推導:先將化整前的示值定義為:
P=I+ I (式1)
I=(-0.5e)~0.4e, I 為引進的中間變量
以 I=100 為例,其化整前示值可以是 99.5、99.6、 99.7、 99.8、 99.9、 100.0、 100.1、 100.2、100.3、100.4 其中的一個,其中任何一個化整后都顯示 100。以 I= (-0.5e)~0.4e,取不同的 I值,則 I+ I 可以代表上述數值中的任何一個,也即代表化整前的實際值,例如 I+ I=99.7, 則I=-0.3e。
I 同 m 關系這樣導出:當加砝碼 m,使秤的指示值跳變增加一個 e 時所累加的小砝碼 m 同I 有對應關系,比如化整前示值為 99.7,也即I=-0.3e,這時達到閃變點所加 m 為 0.8e,使化整前示值達到 100.5,產生進位跳變為 101。由此得出△I 同△m 對應關系如表 1 所示。
可見: I+ m=0.5e
即:△I=0.5e-△m (式2)
將 (式 2) 代入 (式 1) 得:
P=I+0.5e- m
根據誤差公式:誤差 = 測量時 - 標準值則化整前的誤差為:E=P-m=I+0.5e- m-m
由推導過程可知,數據化整產生的最大化整誤差為±0.5e。利用閃變點方法可消除化整誤差,將秤的檢定準確度比化整后提高 0.5e。
三、檢定步驟的三種優化方法
(一) 利用有些電子秤具備的擴展顯示功能簡化檢定步驟,省略閃變點方法。所謂閃變點方法是通過逐一加放 0.1e 小砝碼直至示值跳變一個 e,以此將秤的內部修約前數據找出,如果秤本身帶有擴展顯示 (或稱“內顯示”) 功能,當打開此功能時顯示分度值為原來的 1/10,直接顯示化整前數據,則不必用 0.1e 小砝碼逐次加放尋找閃變點,而是直接讀取所加放的大砝碼數值,利用其多顯示一位的數據直接計算誤差。其實在規程中對此已經有所闡述只是不夠明確,規程中所述為:無指示較小分度值 (≤0.2e) 的秤,采用閃變點方法來確定化整前的示值。其含義可以解釋為:當有指示較小分度值 (顯示分度值≤0.2e) 的秤,可以不采用閃變點方法來確定化整前的示值,而將秤調至較小分度值的顯示狀態,在各檢定點加載砝碼 m 后直接讀取顯示值 I,誤差按照公式 E=I-m計算即可,檢定完成后關閉擴展顯示恢復正常顯示。注意這里的擴展顯示不是秤的實際分度值 d,盡管有些秤分度值可以調得很小,但是根據規程要求電子秤的檢定分度值和實際分度值應該一致,即 e=d。
在上述條件下,秤的鑒別力測試可以省略,只需進行秤的靈敏度測試即可。
(二) 不具有擴展顯示功能的電子秤,以使用中的三級秤為例,其最大允許誤差為第一量程 0≤ m≤500 時±1.0e,第二量程 500 <m≤2000 時± 2.0e。一般來講檢定時需要采用閃變點方法確定誤差,但是如果秤的精度保持較好,檢定時化整后顯示值誤差等于 0 (第一量程) 或小于等于±1.0e(第二量程) 時,則位于對應量程內的檢定點可以省略閃變點方法直接計算,因為即使采用閃變點方法,其所檢出的最大附加誤差不超過±0.5e,加上原來化整后讀取的誤差,該檢定點可能最大誤差分別為 ±0.5e (第一量程) 或 ±1.5e (第二量程),小于規定誤差,可以判斷該秤準確度合格。在實際應用中達到上述準確度的中小型電子秤并不少見。
(三) 將三級秤合理降級為四級秤使用,其最大允許誤差在某些稱量段被放大,則可以參照第二種方法優化檢定步驟。比如在稱量段 50<m≤ 200 和 200<m≤1000,使用中的秤最大允許誤差分別由原來的±1.0e 和±2.0e 增加到±2.0e 和± 3.0e。很多工業企業的工藝秤,對精度要求不是很高,但往往按照三級秤使用和管理,這類秤有些可以納入四級秤管理范圍,在滿足工藝條件下合理降低秤的準確度等級,從而簡化檢定程序。
以上觀點是本人在實踐中對檢定規程的理解得出,供同仁探討,歡迎指正,共同推進對電子秤檢定規程的理解和應用。