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電子汽車衡檢測方法的商榷

一、引言由于近年來電子汽車衡的秤量越來越大，按照法定的檢定或校準(zhǔn)成為一種很難操作的工作，所以許多有志之士就在不斷的探索合理而有效的檢定或校準(zhǔn)方法。怎么能夠準(zhǔn)確、方便、安全地獲得一臺大型電子汽車衡的稱量性能，按照我國目前各個(gè)地方技術(shù)機(jī)構(gòu)所具備的能力，僅僅采用砝碼法是不能輕易達(dá)到目的的。

二、檢定工作的內(nèi)涵 R76- 1 《非自動衡器》國際建議中對于稱量性能的檢測要求：從零點(diǎn)逐步施加試驗(yàn)載荷至最大秤量（Max），再以相反次序逐步卸下試驗(yàn)載荷至零。測定初始固有誤差時(shí)，至少選擇 10 個(gè)不同的試驗(yàn)載荷，其它稱量試驗(yàn)至少選擇 5 個(gè)試驗(yàn)載荷。選擇的試驗(yàn) 載荷包括最大秤量（Max），最小秤量（Min），以及處于或接近最大允許誤差改變的那些載荷值。我們從中可以清楚地看到以下幾個(gè)方面的情況。
（1）檢測是從零點(diǎn)逐步開始加載試驗(yàn)載荷，一直到最大秤量。目的是檢查該衡器的誤差曲線是否在允許誤差帶的范圍之內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有個(gè)別秤量值的誤差偏離了允許誤差帶，也可以通過稱重指示器的線性修正功能進(jìn)行修正，保證衡器的整個(gè)稱量性能全部在允許誤差的范圍內(nèi)。
（2）然后，逆順序逐步卸載試驗(yàn)載荷，直至零點(diǎn)。目的是檢查該衡器回程的誤差曲線（即，滯后線性），是否在允許誤差帶的范圍內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn) 有個(gè)別秤量值的誤差偏離了允許誤差帶，也是可以通過稱重指示器的線性修正功能進(jìn)行修正的。
（3）測定初始固有誤差時(shí)，至少選擇 10 個(gè)試驗(yàn)載荷。一般在對一臺新型衡器進(jìn)行型式評價(jià)試驗(yàn)時(shí)，需要選擇 10 個(gè)試驗(yàn)載荷進(jìn)行檢測，目的是了解此類新型產(chǎn)品的“初始固有誤差”的情況。只有通過定型鑒定了的衡器產(chǎn)品，在首次檢定及后續(xù)檢定時(shí)，就可以只選擇 5 個(gè)試驗(yàn)載荷。
（4）選擇最大允許誤差改變的載荷值最大允許誤差改變的載荷值，這些點(diǎn)是一臺衡器要求比較高的、比較難的點(diǎn)。比如，中準(zhǔn)確度等級（3 級）秤的 500e、2000e 的兩個(gè)載荷值， 500e 這一點(diǎn)在允許誤差±0.5e 是相對誤差最大的； 2000e 這一點(diǎn)在允許誤差±1.0e 是相對誤差最大的。也就是說，只要這些載荷點(diǎn)能夠在允許誤差范圍之內(nèi)，那么這臺電子衡器也就是合格的了。當(dāng)然，電子汽車衡的檢測還應(yīng)該包括：置零準(zhǔn)確度、偏載性能、除皮準(zhǔn)確度、重復(fù)性、鑒別閾等項(xiàng)目的試驗(yàn)。

三、幾種檢測方法解析
（一）對于由多塊結(jié)構(gòu)組合承載器檢測方法美國“NIST Handbook 44”手冊中規(guī)定，對于汽車衡、軸重儀及組合式汽車衡偏載試驗(yàn)，試驗(yàn) 區(qū)域應(yīng)為長度 1.2m 和寬度 3.0m，最大試驗(yàn)載荷應(yīng) 滿足公式：最大載荷的比率 r×0.9×CLC。其中，r 是任意兩個(gè) 或更多相鄰軸組的距離； CLC 是 “集中載荷”（CLC≥衡器的最大秤量 /(N- 0.5））；N 是承載器的節(jié)數(shù)。針對以上的規(guī)定，于是就有專家想出了這樣一個(gè)思路：汽車衡的承載力是由單節(jié)承載器決定的，是否可以按照每一節(jié)為一個(gè)稱量范圍，分別檢測呢？只要將每一節(jié)檢測合格，就認(rèn)可整臺汽車衡都符合稱量性能了呢？但是有關(guān)專家告訴我，美國“NIST Handbook 44”手冊中的此項(xiàng)規(guī)定，是與美國聯(lián)邦公路管理局關(guān)于車輛載荷與橋梁總負(fù)荷關(guān)聯(lián)的一個(gè)公式，其目的是要求設(shè)計(jì)汽車衡時(shí)，必須與汽車對橋梁作用力按照集中載荷方式考慮的。所以，我們在設(shè)計(jì)汽車衡承載器時(shí)，必須考慮承載器的剛度、強(qiáng)度也要按照橋梁的指標(biāo)。既是相同載荷，當(dāng)軸距不同的車輛稱量時(shí)，汽車衡也應(yīng)該能夠保證正常使用，而與汽車衡檢測方法沒有關(guān)系。這如同一個(gè)人站立在冰面上，可能這個(gè)冰面不堪重負(fù)，人可能掉入水中；如果這個(gè)人臥在冰面，冰面完全可以承受這個(gè)人的重量。（二）現(xiàn)場單獨(dú)檢測稱重傳感器方法最近看到一篇文章中提出的一種檢測思路。就是在汽車衡安裝現(xiàn)場將稱重傳感器從承載器下取出，使用一種便攜式裝置只對稱重傳感器進(jìn)行檢測調(diào)整，就認(rèn)為完成了該衡器的檢測。這種思路是一種“瞎子摸象”的方法，只是考慮了稱重傳感器對衡器的影響因素，而忽視了其他裝置對稱量性能的影響。與其采用這種方法，還比如直接拿稱重傳感器的出廠檢測報(bào)告看更直接。實(shí)際上，任何一臺電子衡器的稱重傳感器和稱重指示器，都是出廠前通過專用設(shè)備對其計(jì)量性能檢測過的。這種在使用現(xiàn)場再使用便攜式裝置的稱重傳感器檢測，是沒有任何意義的工作。（三）承載器分段檢測準(zhǔn)確度有這樣一種檢測方法：是在對汽車衡進(jìn)行偏載試驗(yàn)之后，對于由多段結(jié)構(gòu)的承載器選擇任意一段，進(jìn)行稱量性能的加載試驗(yàn)，與檢定規(guī)程規(guī) 定的加載載荷不同，僅僅只是將部分重量的砝碼進(jìn)行加載試驗(yàn)，如果需要也可以再選擇一段承載器進(jìn)行檢測。要求在該秤量值時(shí)稱量誤差不大于最大允許誤差。也就是說，對于由三段結(jié)構(gòu)的承載器，只需要使用 1/3Max 的砝碼，對其中一段承載器進(jìn)行加載，只是檢測 1/3Max 的稱量性能。優(yōu)點(diǎn)：
（1）這種方法只采用了部分的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，對一臺大秤量的衡器進(jìn)行了檢測，減少了砝碼的使用量。
（2）這種方法對承載器進(jìn)行了集中加載，考核了承載器的相對變形量，但是無法知道該汽車衡的整體稱量性能。缺點(diǎn)：
（1）這種方法僅僅檢測了該汽車衡部分的量程，無法知道大于這個(gè)量程時(shí)的性能變化情況。
（2）實(shí)際上此種方法與第一種思路是非常相似的，僅僅作為偏載檢測是可以考慮的方法。

（四）分量程檢測性能在一篇文章上看到這樣的一種想法：檢測工作是在對衡器使用砝碼進(jìn)行偏載試驗(yàn)之后，將不知道確切重量值的載荷（大約 1/3Max）加載到承載器上從稱重指示器得到一個(gè)重量值，再加載一組砝碼（大約 1/500Max），觀察示值是否增加了相同的重量值；取下砝碼后再將不知道確切重量值的載荷（大約 1/3Max）加載到承載器上，從稱重指示器上又得到一個(gè)重量值，再加載一組砝碼（大約 1/500Max），觀察示值是否增加了相同的重量值；依此類推，直至到一個(gè)不確定的最大量程。問題：此種方法看似加載載荷至該衡器一個(gè)不確定的量程，得到了該衡器的一個(gè)分量程的稱量線性。而實(shí)際上，拿一個(gè)不知道確切量值的載荷加載到衡器上，是無法得到被測衡器實(shí)際稱量性能的，即使其中也用一組砝碼檢查了某一段的稱量性能，也僅僅是整個(gè)稱量性能中的某一小段，至于該衡器的整個(gè)線性曲線的走向是無法知道的。所以也就無法得出該衡器整個(gè)稱量性能的優(yōu)劣了。

（五）輔助檢定方法獨(dú)立的輔助檢定方法是由力發(fā)生器（或液壓）機(jī)構(gòu)、反力裝置、傳感器和測量儀表等組成的用于實(shí)現(xiàn)對汽車衡施加標(biāo)準(zhǔn)載荷的單元，用于解決砝碼難于運(yùn)輸；檢定工作量大、勞動強(qiáng)度高、效率低；搬運(yùn)大量砝碼安全性差；成本費(fèi)用高；很難嚴(yán)格按照檢定規(guī)程進(jìn)行檢定等問題。每一個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)載荷單元既可以單獨(dú)檢測，也可以組合對各個(gè) 秤量值進(jìn)行遞增或遞減檢測。
優(yōu)點(diǎn)：
（1）可以快速檢測到被測衡器的最大秤量，得到被測衡器誤差線性曲線；
（2）解決了運(yùn)輸大量砝碼的安全問題和費(fèi)用問題；
（3）提高了檢測工作的勞動效率。
缺點(diǎn)：
（1）要在衡器的基礎(chǔ)上建立一套安裝反力裝置的機(jī)構(gòu)；
（2）因?yàn)檫@個(gè)裝置在承載器上的是幾個(gè)集中作用點(diǎn)，比使用砝碼作用于承載器上的面積小的太多，所以對被測衡器承載器要求有足夠的強(qiáng)度、剛度；
（3）由于這個(gè)裝置只是垂直加載于承載器上，檢測過程中不會使承載器產(chǎn)生晃動，與汽車衡的實(shí)際使用狀況完全不同，檢測結(jié)果不能反映汽車衡的實(shí)際情況；
（4）標(biāo)準(zhǔn)載荷單元應(yīng)該早日爭取被列入“質(zhì)量計(jì)量器具檢定系統(tǒng)框圖”，作為“工作計(jì)量器具” 使用。四、總結(jié) 檢測一臺電子汽車衡的稱量性能，實(shí)際上也是在檢測這臺衡器組成各個(gè)部分的設(shè)計(jì)、制造、安裝質(zhì)量。這里以承載器結(jié)構(gòu)的情況進(jìn)行分析，這是一個(gè)中準(zhǔn)確度等級的電子汽車衡誤差分布圖。其中圖中粗的誤差曲線是在大于 2000e 這一點(diǎn) 后，出現(xiàn)“0”的誤差，而細(xì)誤差曲線是在小于 2000e 這一點(diǎn)前，出現(xiàn)“0”的誤差。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？經(jīng)過大量的數(shù)據(jù) 積累分析，粗的誤差曲線現(xiàn)象是反映該汽車衡承載器剛度優(yōu)于 1/800，而細(xì)的誤差曲線現(xiàn)象是反映該汽車衡承載器剛度低于 1/800，而且細(xì)的誤差曲線的曲率半徑越小，說明該汽車衡承載器的剛度越低。任何一臺電子汽車衡是由四大部分組成的：承載器、稱重傳感器、稱重指示器、支撐機(jī)構(gòu) （基礎(chǔ)），我們在考慮電子汽車衡性能時(shí)，必須考慮這些組成部分的結(jié)構(gòu)和性能。任何一臺衡器都有初始固有誤差，這個(gè)初始固有誤差是衡器在性能檢測和量程穩(wěn)定性檢測前所確定的誤差。初始固有誤差的定義說的好：任何一臺衡器自其設(shè)計(jì) 制造安裝結(jié)束之后，這臺衡器的命運(yùn)就已經(jīng)確定的了。為什么要這樣講呢？因?yàn)?，在設(shè)計(jì)過程中，承載器的剛度、強(qiáng)度都是設(shè)計(jì)所決定的，稱重傳感器的技術(shù)指標(biāo)也是設(shè)計(jì)時(shí)選擇的，稱重指示器的參數(shù) （分度數(shù)、靈敏度、噪聲、零點(diǎn)溫度性能、量程溫度性能等）也是設(shè)計(jì)時(shí)選擇的，而支撐機(jī)總而言之，作為能量計(jì)量重要的一部分，流量測量技術(shù)不僅在節(jié)約能源方面起著重要的作用，而且還為環(huán)境保護(hù)提供了重要的科學(xué)技術(shù)依據(jù)，為其奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。所以，促進(jìn)流量測量技術(shù)的提升，是全面提高能源利用效率，合理引導(dǎo) 企業(yè)在轉(zhuǎn)型以及企業(yè)在創(chuàng)新過程中的節(jié)能減排、低碳環(huán)保技術(shù)，實(shí)現(xiàn)我國企業(yè)經(jīng)濟(jì)化，環(huán)保化，社會化的主要舉措。

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