稱重傳感器最小分度值VMIN的探討

  稱重傳感器的國標(biāo)和檢定規(guī)程已與國際接軌,目前稱重傳感器執(zhí)行的國標(biāo)和檢定規(guī)程為GB/T7551-1997《稱重傳感器》,JJG669-2003《稱重傳感器檢定規(guī)程》,其中GB/T7551-1997《稱重傳感器》等效采用國際建議OIMLR60:1991,JJG669-2003《稱重傳感器檢定規(guī)程》等效采用國際建議OIMLR60:2000。稱重傳感器的國標(biāo)滯后于檢定規(guī)程,使得生產(chǎn)廠家對OIMLR60:2000國際建議(以下簡稱R60國際建議)的理解未統(tǒng)一,直接影響到R60國際建議的宣貫、推廣。為與R60國際建議接軌,國內(nèi)各有條件的生產(chǎn)廠家均進行了R60國際建議的導(dǎo)入工作。目前,國內(nèi)廠家執(zhí)行R60國際建議的并不多,主要原因是對國際建議某些概念和規(guī)定的理解不透徹,拿不準(zhǔn),另外,由于不具備標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗裝備,也限制了生產(chǎn)廠家對標(biāo)準(zhǔn)的貫徹。

德國SPM4稱重傳感器

 

  本文參考了國外公司樣本,結(jié)合本人對R60國際建議的學(xué)習(xí),探討了稱重傳感器zui小檢定分度值Vmin的確定和計算方法,從使用角度談了稱重傳感器zui小檢定分度值Vmin的理解。

 

  二、稱重傳感器zui小檢定分度值Vmin的理解

 

  1.提供稱重傳感器zui小檢定分度值Vmin的必要性

 

  JJG669-2003《稱重傳感器檢定規(guī)程》中4.7.2條規(guī)定:如果4.6條要求的信息沒有標(biāo)記在稱重傳感器上,那么這些信息應(yīng)由制造者在隨稱重傳感器的文件中提供。與此同時,4.7.1條要求的信息也應(yīng)在文件中給出。其中的E)條:zui小檢定分度值Vmin,為制造者應(yīng)提供給用戶的強制性信息之一。這是生產(chǎn)商給客戶提供稱重傳感器zui小檢定分度值Vmin的強制性要求,稱重傳感器生產(chǎn)商必須提供,目前國內(nèi)提供zui小檢定分度值Vmin的生產(chǎn)廠家不多。

 

  在JJG669-2003《稱重傳感器檢定規(guī)程》中4.6.6.2非強制性附加信息中規(guī)定:除4.6.1至4.6.6.1條要求的信息外,對每個稱重傳感器可以提供下列信息:a)對于服從OIMLR76的多量程秤可以提供Y,這里Y=Emax/Vmin。b)對于服從JJG555-1996多分度值秤可提供Z,這里,Z=Emax/(2*DR)。DR為zui大允許的zui小靜載荷輸出恢復(fù)值。這是對稱重傳感器zui小檢定分度值Vmin非強制性的要求,因此,對于應(yīng)用于多分度值秤場合的稱重傳感器,生產(chǎn)廠家應(yīng)提供Y和Z。

 

  2.一種確定稱重傳感器zui小檢定分度值Vmin的方法

 

  稱重傳感器zui小檢定分度值Vmin定義:稱重傳感器測量范圍可以分成的zui小檢定分度值(質(zhì)量)。它是使用或檢定時,稱重傳感器測量范圍內(nèi)可以分成的zui小質(zhì)量單位。稱重傳感器作為衡器的心臟部件,在衡器秤量只應(yīng)用了傳感器的測量范圍(Dmax-Dmin)的一部分。從使用角度來講,傳感器zui大量程Emax中有多少用于計量范圍,這是傳感器使用者選型時必須考慮的。通常傳感器選擇時有如下的原則:秤臺自重+額定容量+振動、沖擊分量≤0.6倍稱重傳感器總?cè)萘?,也就是說稱重傳感器在使用時不一定用足該稱重傳感器評定時的測量范圍(Dmax-Dmin),事實上,絕大多數(shù)稱重傳感器在使用時僅用到其測量范圍的某一段,衡器的計量范圍Max只應(yīng)用了傳感器量程的一部分。對于N只稱重傳感器組成的秤,根據(jù)JJG555-1996中5.8.1要求,稱重傳感器的zui大秤量應(yīng)符合下述要求:Emax>Q·Max·R/NR為載荷傳遞裝置的縮小比,N為稱重傳感器個數(shù),Q為修正系數(shù),變換后可以得到:

 

  Max/N<Emax·P(P=1/Q·R)

 

  這里,將P定義為量程利用率,P<1。量程利用率P是考慮到偏載、承載器的自重、初始置零范圍和載荷分布不均勻性因素影響。對于秤量已確定的衡器,其稱重傳感器zui大量程Emax的選擇是綜合Max、N、P后確定的。在Emax·P范圍內(nèi)要達到傳感器的測量范圍(Dmax-Dmin)的準(zhǔn)確度,必須保證Emax·P范圍內(nèi)有足夠的分辨率,也就是說zui小檢定分度值Vmin的確定強調(diào)了稱重傳感器應(yīng)用時,所使用稱重傳感器量程的下限。而R60國際建議并未對稱重傳感器的靈敏度范圍作出規(guī)定,對于使用者來說,在稱重傳感器測量范圍內(nèi)確定其使用量程的下限,關(guān)系到使用儀表的選用及與使用儀表分辨率的匹配。

 

  3.zui小靜負荷輸出溫度影響(ZTC)與zui小檢定分度值Vmin的關(guān)系

 

  根據(jù)GB/T7551-1997規(guī)定的C級傳感器有:

 

  ZTC/5℃[%Emax]*%Emax[g]≤0.7Vmin[g](PLC=0.7)

 

  因此知道了Vmin可以計算出稱重傳感器zui小靜負荷輸出溫度影響(ZTC)的上限值,換言之不同準(zhǔn)確度的稱重傳感器,其zui小檢定分度值Vmin也是不同的。

 

  例Emax=500kgC3量程利用率P=30%;Max=Emax*P=150kg

 

  因e=Max/n(n=3000)(R,N這里均為1)

 

  e為秤的分度值,R為載荷傳遞裝置的縮小比,N為稱重傳感器個數(shù),為便于分析,本文例子中承載器支承點均為1。

 

  則Vmin=Max/3000=50g(此處數(shù)值應(yīng)按1×10K,2×10K,5×10K選取,其中k為正、負整數(shù)和零)

 

  ZTC/5℃[%Emax]*%Emax[g]=0.7*50g=35g

 

  ZTC/[%Emax/℃]=0.7*Vmin/(Emax*5℃)=0.0014%Emax/℃

 

  上例表明,量程利用率為30%的稱重傳感器,準(zhǔn)確度為C3,其zui小靜負荷輸出溫度影響(ZTC)的zui大允許值為14ppm/℃。不同量程利用率下的單點稱重傳感器的ZTCzui大允許值見下表:(稱重傳感器準(zhǔn)確度C3,3級秤)

 

Emax[kg] P[%] Max[kg] Vmin[g] ZTC /[%Emax/℃]
[ppm/℃]
500 20 100 33.3 9.3
500 30 150 50 14
500 50 250 83.3 23.3
1000 20 20 6.7 9.3
1000 30 30 10 14
1000 50 50 16.7 23.3

 

  以上可以看出,具有相同量程(Emax)的稱重傳感器,其測量范圍(即量程利用率)越小,則zui小檢定分度值Vmin越??;準(zhǔn)確度相同,量程不同的單點傳感器,若量程利用率相同,則可以有相同的ZTC。

 

  4.多分度值秤中Vmin的有關(guān)要求

 

  對符合JJG555-1996多分度值秤可提供Z,同時滿足ZTC,也就是說,稱重傳感器應(yīng)用于多分度值秤的場合,有如下關(guān)系(稱重傳感器按C3級):

 

  Z=Emax/(2*DR)

 

  Vmin[g]≥ZTC/5℃[%Emax]*%Emax[g]/0.7(PLC=0.7)

 

  依據(jù)JJG555-1996中5.8條對稱重傳感器的要求,可以確定在多分度值秤的場合下,稱重傳感器必須滿足下列條件:

 

  Vmin≤e1(e1:多分度值秤中第一局部稱量范圍內(nèi)的檢定分度值)

 

  Z≥Maxn/e1(注:Emax>Maxn,DR≤0.5v[g],V≥Vmin[g],Vmin[g]≤e1[g])

 

  nLc≥Maxi/ei(i=1,2,3……)(注:nLc≥n,nLc≥ni)

 

  例如:一臺多分度值秤zui大秤量Max=15kg3級

 

  檢定分度值e1=1g0~2kgn1=2000

 

  e2=2g2kg~5kgn2=2500

 

  e3=10g5kg~15kgn3=1500

 

  則傳感器必須滿足下列條件:

 

  Vmin≤1g

 

  Z≥15000

 

  nLc≥3000

 

  其首次檢定的zui大允許誤差參見JJG555-1996中4.3條注解,這里不再贅述。

 

  三、結(jié)束語

 

  以上是從稱重傳感器應(yīng)用和使用者的角度討論了對Vmin的理解,給出了一種Vmin的確定方法,探討了多分度值秤中Vmin的有關(guān)要求,難免帶有片面性,目的是拋磚引玉,促進同行對國標(biāo)和R60國際建議的交流,形成統(tǒng)一的認識,加快稱重傳感器標(biāo)準(zhǔn)與R60國際建議的接軌。

  文章來源:中國衡器網(wǎng)