电子吊秤周期检定方法探讨

申涛++刘守山++郭知明

摘 要：目前，国内检定电子吊秤的主要方法是将标准砝码作为标准器。在电子吊秤的工作环境或专业的检定环境中，按照JJG 539—1997《数字指示秤》检定规程检定。这项工作强度大，人员工作效率低，需要用到较多的辅助设备。简要介绍了使用叠加式力标准机作为标准器检定电子吊秤的情况，在满足准确度等级要求的前提下，使用辅助设备完成电子吊秤旋转试验和鉴别力试验，进而高效、方便地完成电子吊秤的检定工作，大大节约了标准器的成本。

关键词：电子吊秤；检定方法；力标准机；旋转试验

中图分类号：TH715.1+93 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.22.070

1 概述

电子吊秤作为常用的计重设备，其使用范围十分广泛。在工作过程中，为了保证电子吊秤的准确度，必须进行周期检定。

按照JJG 539—1997《数字指示秤》检定规程的要求检定电子吊秤，就需要一辆行吊或天车吊起电子吊秤和标准砝码。常用电子吊秤的最大秤量为1～50 t，所以，行吊或天车的承载力要超过50 t。但是，这类设备占地大、造价高，一般的检测机构都不具备类似的设施，所以，只能运送大量的标准砝码到电子吊秤的使用现场进行检定，这需要花费较多的时间和费用。当所需设备到达现场后，还需要一定规格和数量的钢丝绳或承载架等辅助设施将砝码挂在电子吊秤的吊钩上吊起后进行检定。现场一般都没有符合要求的辅助设施，所以，需要专门定制，这又需要一笔不菲的费用。由于辅助设施的自重都比较大，所以，在检定过程中要将其刨除。如果在称量试验中无法检定到最大秤量，就只能在除皮试验中检定到除皮后的最大秤量，但这一结果不能完全满足检定规程的要求。

鉴于上述情况，笔者经过缜密的思考和试验，提出了使用力标准机代替标准砝码作为标准器检定电子吊秤。下面详细论述其合理性和实施方法。

2 使用力标准机检定电子吊秤

力标准机作为检测力值的标准设备，具有严格的准确度等级，使用时应严格遵守JJG 734—2001《力标准机》检定规程中的要求。

力标准机分为静重式、杠杆式和叠加式3种。其中，静重式力标准机的准确度等级最高，最能满足其作为标准的要求，但是，它占地较大，造价高昂，不符合经济合理的原则；叠加式力标准机的准确度等级相对较低，但是，它灵便轻巧、占地小、价格便宜，所以，本文主要探讨这种标准器。如果叠加式力标准机能够满足电子吊秤的检定要求，那么，其他2种力标准机也能满足要求。为了方便检定，力标准机标准传感器显示装置的输出数值应为kg，而不是N或kN。以下讨论中使用的单位都是质量单位而不是力值单位。

2.1 基本原理

电子吊秤是受拉力工作的称重仪器，所以，可将拉式力标准机作为标准器进行检定，其基本原理如图1所示。

由图1可知，当力标准机运行时，液压缸带动反向器，并向标准传感器施加压力，同时，通过连接件向连接好的吊秤施加拉力，当力稳定后，比较电子吊秤的示值和标准传感器的输出值，计算误差，得出检定结论。其中，标准传感器应该是高精密度传感器，这类传感器基本都是压式的，拉式传感器很难保证其高精密度，所以，反向器是必不可少的。

实现力标准机检定电子吊秤的基础是力标准机的构建必须尽可能减小平行度、垂直度引入的不确定度，而连接件的尺寸、形状也必须与吊环和挂钩的尺寸相匹配。

2.2 准确度等级要求

电子吊秤一般为中准确度级，分度数在2 000～3 000之间。根据国家计量检定规程JJG 539—1997《数字指示秤》的规定，中准确度级的数字指示秤首次检定最大允许误差如表1所示。同时，规程中还规定，在随后的检定中，光栅秤、机电秤和电子吊秤执行首次检定最大允许误差的2倍，所以，电子吊秤随后检定的最大允许误差如表2所示。

表1 中准确度级数字指示秤最大允许误差

最大允许误差mpe m以检定分度值e表示

±0.5e 0≤m≤500

±1.0e 500

±1.5e 2 000

表2 电子吊秤随后检定的最大允许误差

最大允许误差mpe m以检定分度值e表示

±1.0e 0≤m≤500

±2.0e 500

±3.0e 2 000

由于一般电子吊秤的分度数不超过3 000，电子吊秤的最大允许相对误差≥1/1 000，标准器的最大允许误差不大于电子吊秤最大允许误差的1/3，所以，力标准机的最大允许相对误差≤1/3 000即可满足检定要求。根据JJG 734—2001《力标准机》的规定，0.03级叠加式力标准机的力值误差和力值重复性为0.03%，灵敏限为0.001%，30 min负荷波动性为0.005%，可以满足上述准确度等级的要求。

3 检定中存在的问题及解决方法

电子吊秤随后检定的试验项目包括外观检查、置零与除皮装置的准确度、称量测试、旋转测试、鉴别力测试、重复性测试和除皮称量测试。所有的测试都需要得出化整前误差，而力标准机无法准确给出0.1e的力值变化量，无法采用闪变点法得出化整前误差，同样也无法进行鉴别力测试。另外，力标准机在进行拉力试验时，无法使电子吊秤旋转，不能进行旋转试验，这都是用力标准机对电子吊秤进行随后检定时需克服的问题。

3.1 获得化整前的误差

要想在检定过程中得出化整前误差，就要采用闪变点法或使电子吊秤指示较小分度值（不大于0.2e）。而使用力标准机无法准确给出0.1e的力值变化量，这是目前科技和工艺无法攻克的难关，所以，只能让电子吊秤指示较小的分度值。

近年来生产的电子吊秤所配的显示装置用途广泛、功能繁多的数字显示器或显示仪表基本上都具有调整显示分度值的功能，它至少可以将显示分度值d调到0.2e，大部分可以将d调到0.1e。同时，力标准机的标准显示仪表的显示分度值肯定≤0.1e。经过对比后，得到的误差值即为化整前的误差。计量部门如果需要电子吊秤的相关说明书，可以咨询生产厂家，并做好记录保存，这样调整电子吊秤的显示分度值也会变得简单、高效。

3.2 旋转测试的实现

力标准机本身无法使被测件旋转，这时，就要对力标准机进行一定的改造，使其具有使被测件旋转的功能，至少不能阻碍被测件在外力下旋转。这一问题可以通过利用电子吊秤本身的旋转来解决。

在使用标准砝码检定电子吊秤时，其旋转测试是将80%最大秤量的砝码施加在承载器（吊钩）上，然后进行旋转测试。这说明，电子吊秤本身是可以旋转的，而电子吊秤旋转件一般是金属扣结构，如图2所示。

B A 组合后

图2 电子吊秤旋转件结构

由图2可知，这种结构是将A套入B中，当B固定时，A可以旋转，只需要克服一定的摩擦力。在使用标准砝码对电子吊秤作旋转测试时，旋转较为轻松。这说明，对旋转件进行表面处理后，摩擦力就可以减小。如果将这种金属扣反过来安装在力标准机上，安装在连接电子吊秤和传动箱的连接件之间，那么，只需要克服一定的摩擦力就能使电子吊秤在受力时旋转。

电子吊秤和力标准机本身不能产生旋转力，所以，必须借助外力使电子吊秤旋转，有手动、半自动、自动等模式。鉴于此，可以在电子吊秤吊钩的连接件处安装一个强度和韧性足够的横杆（一般直径为20 mm的碳钢就能满足）。当电子吊秤受力后，人在两端推动横杆带动连接件，就会带动吊钩旋转完成旋转测试，这是手动方法。如果将横杆连接到电机上，通过电机带动横杆旋转，甚至用电脑控制电机，设定好旋转程序（包括顺时针和逆时针旋转），这便是半自动和自动方法。

在旋转时，标准传感器不会旋转移动，不受影响，但是，吊秤的受力会随着横杆的移动而产生波动。所产生的波动值很小，在旋转动作完成后就会恢复，如同使用标准砝码旋转也会产生波动一样，它是可以忽略的，只要旋转动作完成后力值稳定就能满足要求。旋转测试耗时可能会比较长，在测试时间内需要保持力值的稳定性；而且性能较好的叠加式力标准机能保持力值稳定1～2 h，力值变化率为0.005%/30 min；杠杆式和静重式力标准机没有时间限制，完全能够完成旋转测试。

3.3 鉴别力测试的实现

鉴别力测试要求在吊钩上挂上一定量的砝码和10个0.1e的小砝码，示值为I，然后依次取下小砝码，直至示值变为I-e.加上0.1e的砝码后，再加上1.4e的砝码，示值应变为I+e.因为力标准机无法给出0.1e的力值变化量，所以，表面上看起来是无法进行鉴别力测试的。但是，鉴别力测试的本质是检测仪器对激励变化的察觉能力。上述“依次取下小砝码，直至示值变为I-e后，再加上0.1e砝码”的目的是找出电子吊秤示值的平衡点，而“再加上1.4e的砝码”才是激励变化，示值变为I+e，说明电子吊秤察觉到了1.4e砝码的激励变化。

将电子吊秤的显示分度d调整为0.1e或0.2e后，就不需要再找出示值的平衡点，因为示值本身就是平衡点，只需要再加上1.4e力值的激励变化，使电子吊秤产生不小于1e的示值变化就算符合测试要求。一般情况下，电子吊秤1.4e的质量如表3所示。

表3 一般电子吊秤的分度值

最大秤量/kg 分度值e/kg 1.4e/kg

1 000 0.5 0.7

3 000 1 1.4

5 000 2 2.8

10 000 5 7

20 000 10 14

50 000 20 28

杠杆式和静重式力标准机可以直接加小砝码测试，比较简单，这里主要讨论叠加式力标准机。由表3中的数据可知，力标准机不可能产生可控的1.4e的力值变动，仅依靠力标准机本身进行鉴别力测试是不可行的，必须加装辅助设施。鉴于此，可以将吊钩与力标准机的连接件做长一些，在吊钩下面挂一个小托盘，托盘的形状应该是对称双桨形，其挂钩挂在吊钩上，与挂钩相连的金属杆从连接件中间的孔洞中穿出，两边各连接一个平板，平板上可以加放砝码。在电子吊秤受力平衡时，在托盘上加放1.4e的砝码，使其示值产生不小于1e的变化。这样做，鉴别力测试中的问题也就得以解决了。

4 结论与展望

经过上述分析可知，使用力标准机对电子吊秤进行随后检定是完全可行的，工作人员只需按照上述方法解决检定中存在的化整前误差，旋转测试、鉴别力测试等中的问题，按照检定规程一步步试验和测试就可以完成对电子吊秤的随后检定，从而得出完整、合理、可溯源、符合规程要求的检定数据。

与此同时，本文中提出的检定方法也存在一些问题，主要有以下2点：①约定真值（即标准传感器的输出值）很可能不是整数，测试数据就会显得缭乱；②需要添加一些辅助设备和设施。鉴于此，希望在今后的工作中能够专门针对电子吊秤的检定设计、制造出一体化的力标准机，以保证电子吊秤的检定工作能够更加准确、高效。

参考文献

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[4]葛玉春.ORS电子吊秤的使用及故障排除[J].科技风，2010（2）.

〔编辑：白洁〕