衡器檢定中"標準砝碼替代"的可操作性 在對衡器行計量檢測、量值傳遞時，標準砝碼經常需要不斷地組合。在實際工作中，衡器量程從幾十千克到數十 噸，對其 行檢測是相 當繁瑣 的。為 了解決這個問題 ，人們直嘗試利用其它辦法簡化衡器的檢定程序 ，但是受質量單位標準定義和誤差理論的限制 ，到 目前為止使用標準砝碼對衡器行檢測仍是的方法。 JJG 555 —1996 《非自動秤通用檢定規程》(以下簡稱“JJG 555 —1996 規程”)給出了“標準砝碼的替代”方法 ，即：在具備少量標準砝碼 的前提下 ，利 用恒定物替代 標 準 砝 碼 的 檢 測 方 法?。JJG 555 —1996 規 程4．6．2 條款指 出：“當被測試 秤最 秤量 于 1 t 時 ，可使用其他恒定載荷替代標準砝碼”對衡器行檢定 。 1、問題的提出
規程并沒有明確指 出實施“標準砝碼 的替代”的關鍵是什么。JJG 555 —1996 規程 4．6．2 條款指 出“當被測試秤最秤量于 1 t時，可使用其他恒定載荷替代標準砝碼 ，前提是至少具備 1 t標準砝碼 ，或是最秤量 50％的標準砝碼，兩者中應取其者。在以下條件下 ，標準砝 碼 的數 量 可 以減少 ，而 不是 最 秤 量 的50％。若重復性誤差不 于 0．3e，可減少至最秤量的 35％。若重復性誤差不于 0．2e，可減少至最 秤量 的20％。重 復性誤 差是將 約為最 秤量 50％ 的砝碼 ，在承載器上施加 3 次來確定的。”但這條款存在著如下幾個問題 ：①檢測衡器時 ，標準砝碼的準備量多少更合適? ②重復性誤差與“標準砝碼的替代”的關系是什么? ③能否實施“標準砝碼的替代”的關鍵是什么? 如何看待存在的問題 2．1 標準砝碼的準備量
實施“標準砝碼 的替代”理應幅度 的減少標準砝碼準備量才更有實際意義 ，尤其在近百 噸、秤量 的衡器檢定中。假設檢定現場需要準備 的標準砝碼與衡器需要檢定的量程相差不多，再使用“標準砝碼的替代”去檢定衡器 ，就失去了替代標準砝碼的意義。計 測 技 術 經驗與體會 衡器是種可以長期使用 的計量儀器 。對衡器檢定來說 ，檢定 只有次 ，更多 的是 隨后檢定 。檢定使用更多的標準砝碼能更好地對衡器性能行評定，但隨后檢定就相對簡單。JJG 539 —97《數字指示秤檢定規程》、JJG 13 —1997《模擬指示秤檢定規程》、JJG 14 —1997 《非自行指示秤檢定規程》等三個子規程 6．1 條款中“隨后檢定”中，均給出“其中，稱量測試可根據實際使用情況 ，如果不測試 至最秤量 ，至少測試至 2／3 最秤量 ”的字樣 J。這也就是說 除檢定外 ，隨后檢 定可 以檢 定到最 滿量程 的 2／3 即可 ，實際也正如此。 然而 JJG 555 —1996 規程 4．6．2 條款幾 乎 明確要求 ：50％ (1／2 )秤量 的標 準砝碼是 個不可 逾越 的下限。[(2／3 ) (1／2) ]秤量 = (1／6 )秤量 = 16．7％秤量。按照此推算恒定物的使用量只有 16．7％秤量余量，這樣實施“標準砝碼的替代”實際意義不。 2．2 重復性誤差與標準砝碼替代的關 系
重復性誤差是評計量儀器的個重要指標 ，衡器也不例外。臺衡器的重復性會隨著使用條件等變化而變化。JJG 555 —1996 規程 4．5．1 及 11．4．9 條款“對 同載荷 ，多次稱量所得結果之差 ，應不于該秤量的最允許誤差的值”也就規定每次都需要重新行重復性檢定 ；重復性定是建立在計量準確性之上的，沒有計量準確性就無法獲得準確的重復性誤差。這意味著現場需要提供 50％的標準砝碼才能行重復性誤差測試 ；也意味著實施“標準砝碼的替代”時是無法利用上周期的重復性結論的，需要現場重新行重復性誤差測試。這種隋況，再談論標準砝碼“若重復性誤差不于0．3e，可減少至最秤量的35％；若重復性誤差不于0．2e，可減少至最秤量的 20％。”就沒有實際意義了。 JJG 555 —1996 規程 4．5．1 條款 “重復性”指 出“對同載荷 ，多次稱量所得結果之差 ，應不于該秤量的最允 許誤 差 的值 ”；11．4．9 條款 “重復 性測試”指出：“行兩組測試 ，分別在約 ／2 最秤量和接近最稱量。”對重復性既提出了要求，也提出了測試的方法 。這里的重復性是對衡 器整體性能行評定的個重要指標 。這里得 出的重復性誤差結論 與“標準砝碼的替代”里所引用的重復性要求其實具有*不同的含義。前者是衡 器檢定 時對衡器行評定 的個必要技術指標 ，是個概括性 的指標 ；后者是利用重復性的優劣來確定“標準砝碼的替代”能否順利行的必要條件。衡器的重復性好，甚至重復性誤差為“0”，“標準砝碼 的替代 ”也不定 可以行。在實施 “標準砝碼的替代”時 ，關鍵是替代點的重復l生好壞 ，能否完好復現被替代的標準砝碼的作用。由 1I．4．9 條款“重復l生測試 ”得 出來 的重復性數據不等于替代點的重復性狀態。我們無法重復性數據與衡器的量程具有嚴格的線性關系 ，不論衡器的性能如何。替代點的重復性數據是關乎到“標準砝碼 的替代 ”能否實施 的個重要條件。 2．3 “標準砝碼的替代”之關鍵“標準砝碼的替代”能否在衡器檢定過程 中得到很好實施 ，能否真正減 少標 準砝碼準備量 ，關鍵 點是要確定 由此過程行 的衡器檢定應能與僅使用標 準砝碼的過程效果等 同。 正如本文前面所述 ，人們嘗試替代標準砝碼檢定衡器 的幾種方法不 能實施 ，關鍵是這些方法 引入 的誤差 出了衡器檢定對標準物誤差 的要求。因此 ，嚴格分析“標準砝碼 的替代 ”法檢定衡器這過程引入的誤差才是實施“標準砝碼的替代 ”必須行 的工作。誤差理論指出受檢儀器的綜 合誤差來源于標準物的誤差、讀數誤差 、測試方法誤差等疊加結果。在衡器檢定過程中，衡器誤差形成 的來源致有 ： ①由于各種原因在衡器檢定中，會有讀數誤差即E諺=0．1e；②標準砝碼帶來的總誤差。JJG 555 —1996 規程 4．6 條款要求“檢定秤用的標準砝碼的誤差 ，應不于秤相應 秤量最 允許誤差 的／3”。那么標準砝碼的累計誤差會是多少?以 3 級秤 為例 ，其分 度數基本是 n = 3000 左右。500e 和 2000e 是允差 臺階轉換 點 (相對允差 比較嚴格 ，檢定 規程 規 定 必檢 點 ) ，同時 2／3 最 秤 量 基本 和2000e 重合或小于 2000e(2／3 最秤般不會再行“標準砝碼的替代”)，故 500e秤量點至關重要，我們以此點行誤差分析。目前 M 1，M 12 兩個等級的標準砝碼是衡器檢定用的主要標準物。 以常見的 5 t 電子 臺秤 為 例 ，此 時： = 5 t，e = 2 kg，n = 2500。秤量 500e = 1 t，為 最 秤量 的20％ ，此時秤的允許誤差是 ±0．5e = ±1000 g。標準砝碼的總誤差 為 50 g = 0．025e，僅 為允許誤 差 的 1／20 ，遠優于 1／3 允差標準 6 倍 。 另常見 的 10 t 電子 臺秤為例 ，這時 ：M = 10t，e=5 kg，n = 2000。秤量 500e= 2．5 t ，為最秤量的 25％，此時秤 的允許誤差是 ±0．5e = ±2500 g。此時標準砝碼的總誤差 為 125 g = 0．025e，僅為允許誤差 的1／20 ，遠優于 1／3 標準 6 倍 。經驗與體會 2016 年36 卷2 期如果在這點實施“標準砝碼的替代”就應考慮此處的重復性問題。扣除讀數誤差(0．1e)、標準砝碼帶來的誤差(O．5e 0．1e 0．025e = 0．375e)，則 留給重復性誤差 的空間不于 0．375e。這樣才能替代后不偏離標準砝碼的可控范圍。 為了更具廣范意義 ，下面以 100 t 的電子汽車衡為例再行標 準物 的誤 差分析 ，此時 = 100 t，e =5O kg ， = 2000。秤 量 500e = 25 t ，為 最 秤 量 的25％ ，允許誤差是 士0．5e = ±25 kg。此時標準砝碼 的總誤差為 2．5 kg = 0．05e，僅為允許誤差的 1／10 ，遠優于 1／3 允差標準 3 倍。同樣需要考慮此處的重復性問題。扣除讀數誤差(0．1e) 、標準砝碼帶來 的誤差 (0．5e 0．1e 0．05e =0．35e)，則 留給重復性誤差的空間不于 0．35e。“標準砝碼 的替代”能否順利行 ，應 以替代后衡器檢定能否滿足誤差理論為標準。JJG 555 —1996規程 4．6 條款應得到滿足 。由于衡器本身復性指標的不確定性，實現“標準砝碼的替代”必然要引入方法誤差，替代是方法誤差的 主要來源 ，因此在“替換點”需要行重復性檢測 ，來決定“標準砝碼 的替代”這過程能否順利完成 。由于替代物在本次替代后要替換標 準砝碼并延續 到以后秤量的檢定中，因此在替換過程 中“替換點”的重復性誤差也必然疊加到以后總的標準物中。現在替換前標準物的誤差為 E 標，替換點重復性誤差為 E重，那么替換后充當標準物的恒定載荷誤差 E替，則有 榭= E 櫥+ E 彰+ E 鐓(E 重0 = 0 ，E 替0 ：0 ，J ：i + 1 ，i=0 ，1，2 ，?)。這就是種辯證的遞推關系，標準砝碼的使用量的減少定會 以損失某種性能為代。在本次“標準砝碼的替代”過程中，由于重 復性誤差 的介入 ，使得標準物的誤差加了，甚至 E 替不能滿足 JJG 555 —1996 規程 4．6 條款要求。但是此時的替代物與標準砝碼所形成的標準物(含標準砝碼和恒定載荷)的誤差不能由JJG 555 —1996 規程 4．6 條款來限制。因為恒定物不是標準砝碼而僅是“標準砝碼的替代”中的替代物而已。
3 實施“標準砝碼的替代"的具體步驟之建議根據多年的實踐經驗，利用“標準砝碼的替代”對衡器行檢定可按下列步驟行 ： 步 ，利用現場所 能利用的標準砝碼 ，按 照規程的要求對衡器行計量準確性測試 即相應測試 ，只要求具備 1 t標準砝碼不再對標準砝碼的準備量行其他限制。 二步，如果計量準確性滿足允差要求，即可對現場標準砝碼所能達到的秤量點行重復性測試 ，并記 錄為 E 重。計算 E 勘= E 櫥+ E 重『十層 (E 重0 = 0 ，E 替0=0 ，J = i+ 1，i= 0 ，1，2 ，?)如果 E + E 勘≤mpe 或 E 。+ E 替 rape，E 為測量誤差 ，E 為修正誤差 ，mpe 為誤差范 圍。由恒定 物對標準砝碼行替換 ，然后可利用標準砝碼繼續行下秤量的檢定 ；否則 即可得 出本 次利用 “標 準砝碼 的替代 ”的計量檢定 ，被檢定衡器不 ，或者得 出“標準砝碼的替代”的計量檢定不適合本臺受檢衡器。至檢定秤量達到 2／3 最秤量 ，檢測工作結束 ，對本次檢測工作給出結論 。 三步 ，重復二步并利用公式 E 勘：E 櫥+ E 重『+E 替 (J = i+ 1，i= 1，2 ，?) ，可反復行 “標準砝碼的替代”直至計量準確性檢定程序完成。 4 總結
上述過程在“標準砝碼的替代 ”實施過程 中，砝碼的準備量不必要求 50％最秤量。標準砝碼的準備量可幅度降低 了，給用戶及檢測部 門提供方便。由此對受檢衡器的性 能提出了比較嚴苛 的要求。不僅重復性要好 ，而且替代點 的誤差也受到限制。但 由于需多次測試重復性性能 ，也導致裝 卸標準砝碼 的工作量增加不少。  |
