高精度电子秤的检定方法研究

摘 要：电子秤是一种广泛应用于工业生产、商业贸易、交通运输、机械制造、港口计量、医疗保健、国防建设和科学研究等领域的质量计量仪器，具有反应速度快、测量范围广、使用简单、操作方便、便于计算机控制等特点。通过对高精度电子秤的现状进行研究，介绍了高精度电子秤的检定方法，可供计量同行参考使用。

关键词：高精度电子秤；检定方法；研究

1 概述

电子秤是载于秤的台座、托盘的载荷的重量由传感器蠕变反应平衡，而由仪器数字显示称重结果的电子衡器。电子秤集机、电、仪于一体，具有多功能、高精度、快速和动态计量、稳定可靠等特征，代表了衡器产品发展的方向。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰。电子称量装置包括电子秤、电子天平等，以其准确、快速、方便、显示直观等优点而受到人们的青睐。

2 电子秤的现状

二十世纪五十年代中期电子技术的渗入推动衡器制造业的发展；六十年代初期出现机电结合式电子秤以来，电子秤经过四十多年的不断改进与完善，国内电子秤从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型；国内电子称重技术基本达到国际上二十世纪九十年代中期的水平，少数产品的技术已处于国际领先水平。国内市场中上量程为100g左右的电子秤精度一般为0.01g即l0mg。电子称重技术从静态电子秤向动态电子秤发展；电子秤测量方法由传统的模拟测量向数字化测量方向发展；电子秤称重数据融合从单一称重传感器信息融合向多传感器信息融合方向发展，温度传感器和倾角传感器也被广泛应用与电子秤。但是，国内电子秤产品的质量和数量与国外产品相比还有差距，其主要差距是称重传感器和电子秤的制作技术与工艺、科研开发能力和后劲不足、产品的功能和品种规格较少、长期稳定性和可靠性较差等。

3 高精度电子秤的技术指标

（1）实际分度值 d。实际分度值d是指相邻两个示值之差。

（2检定分度值e。用于对秤分级和检定时使用的、以质量单位表示的值。

检定分度值e的取值的范围为：d≤e≤10d。

（3）检定分度数n：最大秤量与检定分度值之商：n=Max/e。其中，Max 为最大秤量，表征的是电子秤不计算添加皮重在内的最大称量能力。该项指标反应的是电子秤的相对准确度。

（4）电子秤按照检定分度值e和检定分度数n，划分成四个准确度级别：特种准确度级（Ⅰ）、高准确度级（Ⅱ）、中准确度级（Ⅲ）、普通准确度级（Ⅳ）。

（5）最大允许误差（MPE）：电子秤处于标准位置空载为零时，其示值与标准砝码约定真值之间，所有测量结果均不应超过相应载荷的最大允许误差。最大允许误差为技术指标中所允许的正或负的最大差值。

（6）示值误差：示值误差是指电子秤的示值与约定的真值之差；加载或卸载时各载荷点的示值误差均不得大于相应载荷最大允许误差要求。

（7）重复性：重复性定义的是在实际相同的测试条件下，用同一方式，将同一载荷多次加放到承载器上，电子秤提供称重结果相互一致的能力。重复性是指同一载荷多次称量所得结果之间的差值，该差值应不大于相应载荷最大允许误差的绝对值。

（8）偏载误差：同一载荷下不同位置的示值误差，示值误差应不大于所加载载荷最大允许误差的绝对值。对于承载器的支撑点小于4的时候，在每个支撑的点上加载约等于最大秤量与最大添加皮重的三分之一。

（9）鉴别力：鉴别力反应的是电子秤对载荷的微小变化的反应能力；对于数字示值的电子秤，在处于平衡的电子秤上，轻缓地放上或取下等于1.4d 的附加砝码，此时原来的示值应改变。

4 高精度电子秤的检定方法

根据检定要求，在实验室条件下，对电子秤的示值误差、偏载误差、重复性、鉴别力等指标进行了检定。

4.1 示值误差检定

示值误差是指电子秤的示值与质量约定真值之差。检定时，测试的载荷点必须包含空载、最小秤量、最大允许误差转换点所对应的载荷、最大秤量等载荷点。载荷应从空载开始，逐渐向上加载，直到加载至电子秤的最大秤量，然后再向下卸载载荷，直到零载荷为止。首次检定的电子秤，测量的载荷点数大于和等于10点；后续检定或使用中检定的电子秤，测量的载荷点数可以适当的放宽要求，但大于等于6点。无论加载过程还是卸载过程，都应保证有足够的测量点数。

4.2 重复性检定

在实际相同的测试条件下，用同一方式，将同一载荷多次加放到承载器上，一般选择80%最大秤量与最大秤量之间的单个砝码进行加载实验，相同载荷多次测量结果的差值应不大于相应载荷点下最大允许误差的绝对值，测量次数不少于6 次。测量中每次加载前可进行置零。本文选择800g的标准砝码，每次加载前置零，测量10次。电子秤的重复性等于加载砝码稳定后，电子秤示值误差的最大值Emax减去电子秤示值误差的最小值Emin，即Emax- Emin≤MPE。

4.3 偏载误差检定

示值误差在检定时，加载载荷应选择最大秤量和最大去皮的三分之一的砝码，如果使用多个砝码，应当将砝码均匀放置在测量区域内。按秤盤的表面积，将秤盘划分为5个区域，图1为电子秤偏载误差检定示意图，图中1～4 是需要进行偏载实验检定的区域，本文将区域2称为前方，4为后方，3 为右方，5 为左方。选取400g砝码，分别放在图1中的1～5位置进行偏载测量。载荷在1～5不同的区域的示值误差必须不大于相应载荷最大允许误差的绝对值。

4.4 鉴别力检定

对电子秤在最小秤量、1/2 最大秤量和最大秤量处于平衡状态时，分别轻缓地加载或卸载一个等于1.4d的附加载荷试验，电子秤的示值应明显地改变。

5 结语

高精度电子秤，是现代智能信息处理方法与工程实践的结合，研究成果可直接应用于电子秤的设计和研发领域，以提高电子秤的称量准确性和杜绝作弊的发生。现代社会的发展对称重技术提出了更高的要求，随着微处理技术和传感技术的不断发展，电子秤将将向高可靠性、高精度、高性能、高智能化方向发展，受研究时间和作者知识结构的制约，本文的研究工作存在一些不足，仍有一些后续工作需要继续研究。

参考文献

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[2] 肖思宁.精密电子秤设计.广西物理，2008

[3] 李乐.高精度智能化称重模块研究.太原：中北大学信息与通信工程学院，2008

[4] 朱德良.初探电子计价秤作弊手法及应对.衡器，2005

[5] 施汉谦，宋文敏.电子秤技术.北京：北京计量出版社，1991

作者简介：

王卫星，男，1960年4月出生，工程师，沈阳计量测试院，主要从事衡器的检定、校准工作。