對于多個(gè)傳感器電子地磅，由于各傳感器的誤差之間存在一定的相關(guān)性， 使傳感器的允許誤差與電子地磅允許誤差之間的關(guān)系比較復(fù)雜，不存在簡單對應(yīng)關(guān)系。法制 計(jì)量組織76號建議R76- 1在附錄F中規(guī)定的部分兼容性檢查條款不具備廣泛的適用意義, 只有在特定條件下才成立。本文通過分析傳感器特性對電子地磅與傳感器的兼容性檢查進(jìn)行分析。

　　1.概述

　　稱重傳感器是電子地磅的核心部件，稱重傳 感器的性能優(yōu)劣直接影響到電子地磅的計(jì)量性能。 由于部分電子地磅(如大型衡器)無法直接進(jìn)行 環(huán)境試驗(yàn)，為了確保這些電子地磅的計(jì)量性能， 法制計(jì)量組織76號建議R76-1在附錄F中規(guī)定了 對非自動(dòng)衡器模塊的兼容性檢查。即根據(jù)衡器的 具體用途、規(guī)格、性能規(guī)定所用傳感器必須在計(jì) 量性能方面滿足以下要求。

　　(1)準(zhǔn)確度等級(R76-1，F(xiàn).2.D

　　傳感器的準(zhǔn)確度等級，包括溫度范圍和對濕 度與蠕變穩(wěn)定性的評價(jià)，必須滿足對衡器的要求， 與電子地磅對應(yīng)的傳感器準(zhǔn)確度等級見下表：

　　在多分度電子地磅上，zui小靜載荷輸出恢復(fù)DR (見OIML R60應(yīng)滿足條

　　在多范圍衡器(同一傳感器用于一個(gè)以上的 范圍或多分度電子地磅上，C用C1替換。

　　上述要求對控制電子地磅的計(jì)量性能起到積 作用，但由于電子地磅類型較多，不同電子地磅使 用傳感器的數(shù)量不一，結(jié)構(gòu)重量占總稱量的比重 不一，并且大多數(shù)電子地磅因考慮超載、偏載及動(dòng)載 等因素，使衡器的測量范圍與電子地磅上所用的傳感 器的測量范圍并不一致。另外，電子地磅大多可 以通過二次儀表進(jìn)行分段線性化。因此，電子地磅的 準(zhǔn)確度級別不能與稱重傳感器的準(zhǔn)確度級別進(jìn)行 簡單等同。簡單采用OIML R76中的兼容性檢查 條款F2.1及F2.6并不科學(xué)。另外，稱重傳感器的 zui小檢定分度值v.是評價(jià)傳感器適用較小稱量范 圍的能力，可以理解為較大規(guī)格的傳感器可用于 較小規(guī)格衡器的能力，因此R76-1，F(xiàn)2.7條也不 合理。

　　2.電子地磅與傳感器準(zhǔn)確度之間的關(guān)系

　　(1)單傳感器衡器

　　對于單傳感器電子地磅(如商用計(jì)價(jià)秤、電 子吊秤等由于衡器的測量范圍與傳感器的測量 范圍基本一致，OIMLR76中的兼容性檢查條款基 本能夠滿足要求。

　　(2) 多傳感器衡器

　　對于多個(gè)稱重傳感器構(gòu)成的電子地磅，由于 各傳感器計(jì)量特性之間具有一定的相關(guān)性，若將 電子地磅視為一個(gè)復(fù)合傳感器，復(fù)合傳感器的計(jì)量特 性與單個(gè)傳感器的計(jì)量特性之間的關(guān)系比較復(fù)雜， 無法找到它們之間的直接對應(yīng)關(guān)系，可以采用以 下方法來估計(jì)。

　　對于單個(gè)稱重傳感器，決定其準(zhǔn)確度級別的主要因素為：非線性L、滯后H、重復(fù)性R、蠕變 Cp及輸出溫度影響St;若單臺面衡器有n個(gè)傳感 器組成，在忽略了秤體影響的情況下，組成衡器 的復(fù)合傳感器的計(jì)量特性由n個(gè)傳感器特性合成; 同臺電子地磅通常采用同一型號規(guī)格、準(zhǔn)確度級 別的傳感器，由于傳感器結(jié)構(gòu)原因，這些傳感器 的特性之間存在以下關(guān)系：H、L、Cp之間具有強(qiáng) 相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)r* 1;而R、St之間相互立， 相關(guān)系數(shù)r=0;假設(shè)n個(gè)傳感器的特性參數(shù)基本一 致，于是復(fù)合傳感器的非線性L、滯后H、重復(fù)性 R、蠕變Cp及輸出溫度影響St與單個(gè)傳感器的非 線性Li、滯后H,、重復(fù)性R,、蠕變Ck及輸出溫度 影響St之間的關(guān)系為：

　　由于稱重傳感器的準(zhǔn)確度級別與傳感器的特 性參數(shù)之間無簡單對應(yīng)關(guān)系，因此在一般情況下 無法根據(jù)傳感器的特性參數(shù)計(jì)算出傳感器的準(zhǔn)確 度級別，但在特定條件下可以根據(jù)傳感器的特性 參數(shù)來估計(jì)其準(zhǔn)確度級別。如在實(shí)際使用時(shí)，對 于多傳感器衡器，通常組成衡器的傳感器所受到的負(fù)荷通常在傳感器額定負(fù)荷的1/2左右，而傳感 器的蠕變與試驗(yàn)負(fù)荷有關(guān)，較小試驗(yàn)負(fù)荷下的蠕 變遠(yuǎn)小于額定負(fù)荷下的蠕變;此時(shí)選用傳感器時(shí) 可以忽略蠕變因素。另外由于電子衡器的二次儀 表通常都具備非線性校準(zhǔn)功能，因此選用傳感器 時(shí)可以忽略非線性因素。于是多傳感器電子衡器 對傳感器的選用要求應(yīng)當(dāng)由滯后H、重復(fù)性R及 輸出溫度影響St確定。

　　(3 )傳感器的特性參數(shù)與準(zhǔn)確度的關(guān)系估計(jì) 在忽略傳感器的非線性和蠕變的情況下，對 于單個(gè)傳感器，假設(shè)：

　　傳感器特性參數(shù)H、R、St之間互不相關(guān) 則稱重傳感器的zui大誤差可以有下式表示：

　　由于稱重傳感器采用分段誤差，不同級別傳 感器誤差數(shù)值不同、劃分區(qū)域也不同，因此無法 用zui大允許誤差進(jìn)行簡單比較;但可以利用公式 (6進(jìn)行誤差估計(jì)。例如對于單臺面由四個(gè)傳感 器組成的汽車衡，衡器的準(zhǔn)確度為III級，檢定分 度數(shù)為3000;在量程16.7%以下zui大允許誤差 為< 0.1%;在量程16.7%以上、66.7%以下zui大允 許誤差為< 0.05%;在量程66.7%以上、以下 zui大允許誤差為S 0.05%。根據(jù)5 =8/2，傳感器的 允許誤差可以放寬一倍，即在量程16.7%以下zui大 允許誤差為S 0.2%;在量程16.7%以上zui大允許誤差為s 0.1%。

　　若選用C3傳感器，在量程16.7%以下zui大允 許誤差為S 0.07%;在量程16.7%以上、66.7%以 下zui大允許誤差為S 0.035%;在量程66.7%以上、 以下zui大允許誤差為S 0.035%。

　　若選用C2傳感器，在量程25%以下zui大允許 誤差為S 0.07%;在量程25%以上zui大允許誤差 為< 0.035%。

　　若將允許誤差放寬一倍，則有在量程16.7%以 下zui大允許誤差為S 0.14%;在量程16.7%以上、 66.7%以下zui大允許誤差為S 0.07% ;在量程 66.7%以上、以下zui大允許誤差為S 0.07%; 顯然C2傳感器可以滿足要求。這一結(jié)論也得到了 實(shí)際驗(yàn)證。

　　(5)電子地磅檢定分度值與傳感器zui小檢定分度 值的關(guān)系

　　稱重傳感器的zui小檢定分度值vmin是評價(jià)傳感 器適用于較小稱量范圍時(shí)的能力，是與傳感器的 允許誤差密切相關(guān)的參數(shù)，只是此時(shí)的傳感器誤 差按使用中zui小可能測量范圍來計(jì)算。如果將多 傳感器電子衡器的模擬部分視為一個(gè)復(fù)合的稱重 傳感器，因此在考慮稱重傳感器的zui小檢定分度 值vmin時(shí)也可參照式(5)進(jìn)行估計(jì);R76-1附錄 F.2.7中的評價(jià)公式VmnS e,-R/VN只有在各傳感 器的特性參數(shù)之間互不相關(guān)時(shí)(即忽略傳感器的 非線性誤差、蠕變及滯后誤差)才適用。

　　3.結(jié)束語

　　電子地磅的誤差主要來源于稱重傳感器、二 次儀表及秤體結(jié)構(gòu)，通常將誤差按0.7、0.5、0.5 比例進(jìn)行分配，即 V0.72+0.52+0.52 * 1。OIML R76及R60 —般情況下規(guī)定傳感器的分配系數(shù)為 Plc=0.7，即規(guī)定了傳感器誤差在電子地磅允許誤差中 的分配比例。由于有些電子地磅無法進(jìn)行整體計(jì)量性 能環(huán)境模擬試驗(yàn)，因此OIML R76規(guī)定了通過模 塊兼容性檢查來確保電子地磅的計(jì)量性能;當(dāng)電子地磅由 多個(gè)傳感器組成時(shí)，由于各傳感器的誤差之間存 在一定的相關(guān)性，電子地磅的誤差與傳感器的誤差之 間通常無簡單對應(yīng)關(guān)系;R76-1，F(xiàn)2.1中表13及 F2.6是建立在各傳感器的誤差之間存在強(qiáng)相關(guān)性 (r=)的前提下，要求過于嚴(yán)格;而R76-1，F(xiàn)2.7

　　中VmnS e,-R/VN是建立在各傳感器的誤差之間存在弱相關(guān)性(=0的前提下，要求過寬。建議在 進(jìn)行兼容性檢查時(shí)不僅要考慮傳感器的準(zhǔn)確度級 別，還應(yīng)考慮傳感器的特性參數(shù)及其在誤差中所 占的比例，當(dāng)所選傳感器的滯后較小時(shí)按弱相關(guān) 處理;當(dāng)傳感器的滯后較大時(shí)按強(qiáng)相關(guān)處理。