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中國運載火箭技術研究院第七○二研究所 劉九卿
【摘 要】 本文在介紹OIML R60 國際建議和稱重傳感器國家標準產生背景,R60 國際建議 2000版與前版的區別和改進,GB/T7551—2008《稱重傳感器》國家標準主要增補內容與特點的基礎上,重點介紹了主要技術性能稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)、溫度對最小靜載荷輸出的影響(CM)、蠕變誤差(CC)、最小靜載荷輸出恢復值(CMDLOR)、稱重傳感器大氣壓力影響(CP)、和稱重傳感器濕度影響(CHmin)的試驗程序與計算方法。
【關鍵詞】 稱重傳感器;國際建議;國家標準;計量規程;技術性能;試驗程序;最大允許誤差
一、OIMLR60 國際建議和稱重傳感器國家標準產生背景
20 世紀 80 年代初期,隨著科學技術的進步和電子稱重技術的快速發展,對負荷傳感器提出許多新要求。傳統的技術性能評定方法已不能滿足電子衡器發展的需要,急需與電子衡器準確度評定方法相適應的負荷傳感器計量特性評定方法和檢定規程。OIML(國際法制計量組織)根據各成員國的意見,決定由其下屬的質量測量指導秘書處(SP7)下設的負荷傳感器報告秘書(Sr8),負責起草與電子衡器誤差評定方法相適應的計量規程。由于 Sr8 報告秘書處由美國負責,自然就由美國負責全部起草工作,代號是 PR3 號報告,名稱為《稱重傳感器計量規程》。這是世界上首次將用于質量測量和力值計量的負荷傳感器分開,即分為稱重傳感器和測力傳感器兩種類型。質量測量用的稱重傳感器徹底脫離了以單項指標中最大誤差來確定準確度的概念和方法,建立與電子衡器誤差評定方法相對應的總誤差帶概念,即最大允許誤差包括由非線性、滯后引起的誤差和在規定的溫度范圍內由于溫度變化對靈敏度影響所引起的誤差,它對于遞增和遞減載荷均適用。此外在考核內容和指標、參比直線、試驗載荷、蠕變試驗等都有所不同。對電子衡器制造商和廣大用戶來說,把主要單項誤差都包括進去對諸項誤差綜合考慮才有實際意義,PR3 號報告《稱重傳感器計量規程》定稿后,分別發給國際標準化組織、國際計量技術聯合會、歐洲經濟共同體和經互會等組織征求意見,修改后由 OIML 發到各成員國進行表決,并于 1983 年 4月 30 日公布表決結果:21 國同意,2 國反對(前蘇聯和比利時),1 國棄權(加拿大)。在 1984 年10 月第七屆國際法制計量大會上,經過討論正式批準了《稱重傳感器計量規程》,并于 1985 年以OIML R60 國際建議頒布發送到各成員國。我國于 1985 年 4 月 25 日正式成為 OIML 第 50 個成員國,當然應該參照 R60 國際建議制訂本國稱重傳感器國家標準和國家計量檢定規程。在各國多年等同或等效執行過程中提出一些意見,OIML 質量和密度指導秘書處等機構又進行了幾次修改,這就是 1991年版 R60 國際建議《稱重傳感器計量規程》和 1993 年英文版 R60 國際建議附錄 A《稱重傳感器型式評定試驗報告格式》。目前各成員國執行的是 OIML 質量和密度指導技術委員會(TC9)重新修訂的R60 國際建議《稱重傳感器計量規程》2000 年版,此版本在適應范圍、分配系數、最大溫度范圍等方面的規定更合理可行。為使型式評價試驗選取樣件更科學合理,首次引入了稱重傳感器族和組的概念;針對帶有電子組件的稱重傳感器,規定在型式評價中除進行普通稱重傳感器的各項試驗外,還應進行與影響量和干擾量有關的 7 項附加試驗。20 世紀 80 年代,我國衡器工業在“手動改自動,機械改電子”發展方針指引下,通過引進、消化、吸收國外稱重傳感器先進制造技術與工藝,從學習試制到自主設計與制造,我國稱重傳感器設計技術與制造工藝水平,產品的數量和質量都有很大提高。為使我國稱重傳感器技術和產品質量沿正確軌道健康發展,原機械工業部和航天工業部分別編寫了《電阻應變式負荷傳感器》部級標準。1985 年經國家標準局批準,原機械工業部負責組織全國有關部門的專家,在《電阻應變式負荷傳感器》部頒標準的基礎上,經過討論、修改和增補上升為國家標準。1988 年 5 月 16 日由國家標準局以 GB7551—87《電阻應變式稱重傳感器》國家標準發布全國,并于 1989 年 1 月 1 日實施。我國加入國際法制計量組織后,OIML R60 國際建議《稱重傳感器計量規程》第一版 1985 年發到我國。20 世紀 90 年代初,為適應國際稱重傳感器技術與產品的發展潮流,盡快與國際電子衡器市場融合,參與國際競爭,經國家技術監督局批準,按照等效采用 R60 國際建議的原則,對GB7551—87《電阻應變式稱重傳感器》國家標準進行了大幅度的修訂,由國家技術監督局于 1997年 6 月 3 日以 GB/T7551—1997《稱重傳感器》國家標準發布全國,并于 1988 年 5 月 1 日實施。隨著電子稱重技術和稱重傳感器技術的發展,國際法制計量組織規定,各成員國所有稱重傳感器制造商申請 OIML 證書時,必須依據質量和密度技術委員會(TC9)修訂的,經 2000 年國際法制計量大會討論并批準的 R60《稱重傳感器計量規程》國際建議 2000 版,國際法制計量組織中國秘書處已按此規定在國內開展這項工作。為盡快適應這一新情況,促進我國稱重傳感器技術的發展,經國家標準化管理委員會批準,按照等效采用 R60《稱重傳感器計量規程》國際建議 2000 版的原則,由上海工業自動化儀表研究所負責,聯合 8 個單位參加,對 GB/T7551—1997《稱重傳感器》國家標準進行較全面的修訂。由國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會于 2008 年 6 月 30 日發布全國,要求 2009 年 1 月 1 日開始實施。
二、OIML R60 國際建議 2000 版與 1991 年版的區別和改進
OIML 質量和密度指導技術委員會(TC9)重新修訂的 R60 國際建議《稱重傳感器計量規程》2000年版,是用以替代 1991 年版(含 1993 年英文版 R60 國際建議附錄 A《稱重傳感器型式評定試驗報告格式》)的新版本。R60 國際建議 2000 年版與 1991 年版的區別和主要改進如下:
1、適用范圍
2000 年版:適用于稱重傳感器的型式評價,如果與整個稱重系統一起進行檢定,則認為稱重傳感器的首次檢定和隨后檢定是不適宜的。1991 年版:適用于稱重傳感器的型式評價,首次檢定,隨后檢定或周期檢定并規定在使用中檢定時,最大允許誤差為型式評價的兩倍。
2、裝有電子組件的稱重傳感器
2000 年版:首次納入計量規程,定義為:采用電子組件的組件的稱重傳感器,該組件本身具有確認的功能。并規定在型式評價試驗中除進行普通稱重傳感器的各項試驗外,還應進行預熱時間、
電源電壓變化、短時電源電壓降低、電快速瞬變、靜電放電、電磁場輻射和量程穩定性 7 項附加試
驗。1991 年版:無此規定。
3、稱重傳感器的族和組
2000 年版:首次引入族和組的概念。根據稱重傳感器所用材料、結構形式、測量技術方案及技術規格(額定輸出、輸入阻抗、電源電壓等),將提交型式評價試驗的稱重傳感器劃分為族。一個稱重傳感器族中可以包含一個或多個稱重傳感器組。每個組中的稱重傳感器應具有相同的計量特性(如準確度等級、最大檢定分度數、工作溫度范圍等)。
1991 年版:無此概念。
4、型式評價試驗中試件的選取原則和方法
2000 年版:應使同一個稱重傳感器族中被測試稱重傳感器的數量最少,并具有足夠的代表性。如果一個族中有一個以上的稱重傳感器被提交試驗,則只有一個應進行濕度試驗。對裝有電子組件的稱重傳感器也只有一個進行附加試驗。1991 年版:沒有明確規定。一般都選取一個稱重傳感器系列的首中尾三只進行試驗。
5、最大允許誤差的分配系數PLC
2000 年版:引入了最大允許誤差分配系數PLC的概念。在型式評價試驗時,分配系數PLC由制造廠選擇和指明,PLC范圍在 0.3~0.8 之間。如果制造廠未選擇就認為PLC=0.7.最大允許誤差為PLC×0.5v、PLC×1v、PLC×1.5v。
1991 年版:無分配系數,對應 R76-1 國際建議《非自動衡器計量規程》最大允許誤差,規定稱重傳感器的最大允許誤差為電子衡器實際檢定分度值的 0.7 倍,即 0.35v、0.7v、1.05v。
6、最小和最大試驗載荷
2000 年版:在力發生裝置許可的情況下,最小試驗載荷Dmin應盡量接近并不小于最小靜負荷Emin,最大試驗載荷Dmax應不小于最大秤量Emax的 90%,并且不大于最大秤量Emax。1991 年版:在力發生裝置許可的情況下,最小試驗載荷Dmin應盡量接近最小靜負荷Emin,而最大試驗載荷Dmax沒有明確規定。
7、加、卸載荷及讀數穩定時間
2000 年版:對于規定的加載、卸載時間無法執行的情況,明確規定了按下面的方式進行:
(1)在進行最小靜負荷輸出恢復試驗時,如果允許變差按比例的從卸載后最小靜負荷輸出初次讀數與加載前讀數允許差值的 100%減少至 50%,則時間可以從規定時間的 100%增加到 150%。
(2)在其它情況下,實際時間應記錄在試驗報告中。上述試驗時間應以絕對時間而不是相對時間記錄在試驗報告中。1991 年版:根據負荷改變量規定了讀數時間間隔。并規定加、卸載時間應當近似的為規定時間
的一半,剩下的時間則用于穩定,未對使用絕對或相對時間作出規定。
8、濕度符號和濕度試驗
2000 年版:規定四種濕度符號:NH、CH 或無濕度符號及 SH。分別表示:NH 為不必對其進行濕度試驗;CH 或無濕度符號為應對其進行濕熱循環試驗,嚴酷度為溫度 40℃,相對濕度 85%~96%,12 個濕熱循環周期;SH 為應對其進行濕熱穩態試驗。1991 年版:只規定三種濕度符號:NH、CH 或無濕度符號。沒有 SH 符號及相應的濕熱穩態試驗。
9、稱重傳感器在誤差限內工作的溫度范圍
2000 年版:不計溫度對最小靜負荷輸出的影響,在-10℃~40℃范圍內稱重傳感器應在規定的誤差限內工作。1991 年版:不考慮溫度對最小靜負荷輸出的影響,在下列溫度范圍內稱重傳感器能在規定的誤差限內工作,即 A 級和 B 級:10℃~30℃;C 級和 D 級:-10℃~40℃。
三、GB/T7551—2008《稱重傳感器》國家標準的主要增補內容與特點
GB/T7551—2008《稱重傳感器》國家標準(以下簡稱新版國家標準),是等效采用 OIML R60 國際建議《稱重傳感器計量規程》2000 版,在 GB/T7551—1997《稱重傳感器》國家標準(以下簡稱前版國家標準)基礎上較大幅度修改、增補而成。新版國家標準改寫了前版的應用范圍,明確規定了測量質量用稱重傳感器的術語和定義、基本參數和分類、技術要求、試驗方法、檢定規則以及標志、包裝、運輸、儲存;與稱重傳感器配套使用并顯示質量的儀表,其技術要求由其它相關標準做出規定。強調了標準只適用于測量靜態質量的稱重傳感器,使執行者(稱重傳感器生產廠家)看起來一目了然。
新版國家標準將 OIML R60 國際建議中的測量單位、測量標準分別寫入第 4 章和第 8 章;將附錄 A 試驗程序改編成第 8 章“試驗方法”;將附錄 C、D 的內容合并為 B 試驗結果計算方法,并在第 4、7、8 章增加了有關基本參數內容、浪涌和射頻傳導抗擾度試驗、相關試驗的參比大氣條件和其它環境條件等,使執行者對標準內容的理解更加深刻,對各項試驗方法和程序更加清楚。為促進我國數字稱重傳感器的發展,便于我國稱重傳感器制造商申請 OIML 證書,在新版國家標準中增加了“第 6 章對帶電子組件的稱重傳感器的要求”和“8.2.7 帶電子組件的稱重傳感器的附加試驗方法”。除通訊協議外對數字稱重傳感器的其它技術性和試驗方法都做出明確規定,其中
包括一般要求、耐用性、評判依據、功能要求、性能和穩定性試驗、誤差評定方法、附加試驗程序等,使數字稱重傳感器的研究、設計、制造、應用有標準可尋。盡管等效執行 OIML R60 國際建議的《稱重傳感器》國家標準,從 1998 年 5 月 1 日實施至今已有十多年時間,但仍有一些稱重傳感器生產企業尚不能完全從單項指標評定的傳統思路中走出來,這對執行新版國家標準是較大的障礙,因此對新版國家標準必須加深理解,只有理解了才能消化、吸收。應從以下幾方面理解新版國家標準才能徹底脫離 1987 年版的傳統思路,進入新的質量評定概念和評定方法。
(1)質量評定概念
建立總誤差帶的質量評定概念,以分度數表示準確度分類,最大允許誤差包括由非線性、滯后誤差和溫度對輸出靈敏度的影響,未包括在上述誤差限的其它誤差將另行處理。型式評價試驗的最大允許誤差與分配系數PLC有關,分配系數PLC由制造廠選擇和指明,PLC范圍在 0.3~0.8 之間。如果制造廠未選擇就認為PLC=0.7.最大允許誤差為PLC×0.5v、PLC×1v、PLC×1.5v。
(2)準確度等級考核的主要質量指標
對于C級和D級稱重傳感器,準確度等級考核的主要質量指標共有 7 項:稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)、溫度對最小靜載荷輸出的影響(CM)、稱重傳感器蠕變誤差(CC)、最小靜載荷輸出恢復(CMDLOR)、稱重傳感器大氣壓力影響(CP)和稱重傳感器濕度影響(CHmin)。其中稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)、溫度對最小靜載荷輸出的影(CM) ,需要在 20℃→40℃→-10℃→20℃三個溫度下進行四次試驗才能求得,所以必須配備能很容易安裝在力標準機內的移動式高低溫試驗箱。
(3)誤差評定與誤差包絡線
所有偏差之和應處于總誤差帶之內,與 OIML R76《非自動秤檢定規程》階梯形允許誤差帶相對應。誤差包絡線以一條直線為基礎,此直線是以 20℃時載荷試驗中的兩個輸出確定,一個是最小試驗載荷輸出,另一個是遞增加載時取得的量程的 75%載荷時稱重傳感器的輸出。此參比直線更接近最小二乘法,比較科學合理。
(4)試驗載荷
試驗載荷即測量范圍限值。若載荷發生系統允許,最小試驗載荷Dmin應盡量接近最小靜負荷Emin,但不能小于最小靜負荷。最大試驗載荷Dmax的 90%,但不大于Emax。可理解為最大測量范圍從最小靜負荷Emin到最大秤量Emax;Dmin≥Emin,Dmax=90%~100%Emax。
(5)蠕變與蠕變恢復
蠕變(CC):以稱重傳感器最大稱量的 90%~100%作為恒定載荷施加于該稱重傳感器,其初次讀數和其后 30min里所得到的任何一個讀數之差,應不超過所施載荷下最大允許誤差絕對值的 0.7 倍。在 20min時得到的讀數和 30min時得到的讀數之間的差值,則應不超過該最大允許誤差絕對值的0.15 倍。最小靜載荷輸出恢復值(CMDLOR):恢復到最小載荷后的初次讀數,與施加了時間為 30min和載荷為該稱重傳感器最大稱量的 90%~100%之前,同一載荷下的讀數之差應不超過該稱重傳感器檢定分度值的一半(0.5v)。
(6)試驗和計算程序
新版國家標準為了高效的進行試驗,嚴格的規定了試驗程序,要求在全溫度范圍內進行載荷試驗并按試驗報告格式記錄和計算試驗結果。
四、稱重傳感器主要技術性能試驗程序
1、稱重傳感器國家標準和檢定規程規定的樣機試驗條件
(1)環境條件
試驗應在穩定的環境條件下完成,主要是環境溫度的穩定性,要求在試驗期間記錄的最大溫度差不超過被測稱重傳感器溫度范圍的 1/5.并且不大于 2℃。
(2)加載條件
為防止產生稱重傳感器非固有誤差,應對加載條件予以特別注意,諸如表面粗糙度、平面度、腐蝕、劃傷、不同心度等因素。載荷應沿著稱重傳感器的敏感軸方向加卸,并避免引起沖擊。在力標準機許可的前提下,最小載荷要盡可能接近稱重傳感器的最小靜負荷。
(3)溫度條件
提供足夠的時間使稱重傳感器溫度達到穩定,對于大型稱重傳感器達到溫度穩定尤為重要。加
載系統的設計應保證在稱重傳感器內部不產生明顯的溫度梯度,稱重傳感器和與它相連的連結件(電纜等)應處于同一試驗溫度,測量指示儀表應與室溫一致。在確定結果時,應考慮溫度對附加連接件的影響。
(4)參考標準器
應當對標準器進行周期檢定。
(5)指示儀表
有些指示儀表本身備有方便的自校驗裝置,當具有此功能時,應經常使用該功能進行檢查,以保證指示儀表處于試驗所要求的準確度內,指示儀表也應作周期檢定。
2、稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)和溫度對最小靜載荷輸出的影響(CM)試驗程序
(1)稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)和溫度對最小靜載荷輸出的影響(CM)試驗的工藝裝備1)力標準機在進行稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)和溫度對最小靜載荷輸出的影響(CM)試驗時,應備有大于被檢測稱重傳感器額定量程 20%載荷能力的力標準機,要求力標準機的準確度優于3×10-4.最小加載能力為力標準機額定量程的 1%,疊加式力標準機的穩定度優于±0.003%。不論何種原理、何種結構的力標準機,其主體立柱之間應有較大的距離,以備放入高低溫試驗箱,進行即可施加高溫、低溫,同時又可逐級施加載荷的各種試驗測試和實施靈敏度溫度補償。2)移動式高低溫試驗箱為滿足 JJG 669-2003《稱重傳感器》國家計量檢定規程中規定的稱重傳感器各項性能測試,需要在 20℃→40℃→-10℃→20℃三個溫度下進行四次試驗的要求,應配備能很容易安裝在力標準機內的移動式高低溫試驗箱。高低溫試驗箱應有較大的有效空間,以便進行靈敏度溫度補償時,可多裝入幾只稱重傳感器提高補償效率。高低溫試驗箱上、下孔與通過該孔的加載、承載柱的密封不應影響所加載荷的準確度和穩定性。高低溫試驗箱的主要技術性能指標為:
①溫度范圍 -20℃~90℃;
②濕度范圍 40~95%R.H;
③溫度波動度 ±0.5℃;
④濕度波動度 ±2%R.H;
⑤溫度均勻度 ±1℃;
⑥濕度均勻度 ±5%R.H;
⑦內壁材料及尺寸 不銹鋼 500×500×500mm
⑧控溫儀表、制冷機性能,數字顯示及設定功能等;
⑨具有超溫、超壓、壓縮機過熱、電源缺相等保護功能;
⑩箱體底部配有導軌或滾輪,以便推進、推出力標準機。
(2)稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)和溫度對最小靜載荷輸出的影響(CM)試驗程序在進行稱重傳感器樣機試驗時,每項誤差的確定實際上都是“獨立”的單個試驗,為了提高試驗檢測效率,可以采取在給定的溫度下,對稱重傳感器遞增載荷、遞減載荷并進行蠕變和最小靜載荷輸出恢復試驗,之后再過渡到下一個溫度。稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)和溫度對最小靜載荷輸出的影(CM)的試驗程序如下:
1)檢查試驗條件
重點是檢查試驗裝置,環境條件,加載條件,溫度條件。
2)裝入稱重傳感器
將被檢測稱重傳感器放入力標準機上,對中準確后加載到最小試驗載荷Dmin,在 20℃時保持載荷值穩定。
3)施加預載荷
對稱重傳感器施加預載荷到最大試驗載荷Dmax三次,每次加載后恢復到最小試驗載荷Dmin,等待5min。
4)檢查指示儀表
當指示儀表具有方便的自檢功能時,應經常使用該功能進行檢查,以保證指示儀表處于要求的準確度內。
5)監視稱重傳感器輸出
監視最小試驗載荷輸出,直到穩定。
6)記錄示值
在最小試驗載荷下,記錄指示儀表示值。
7)試驗載荷點
進程至少應有 5 個載荷點,其中必須有稱重傳感器最大允許誤差相應臺階中與最高值接近的載
荷點。在一個加載和卸載過程中,各載荷點加、卸載荷時間應相等。
8)施加遞增、遞減載荷施加遞增、遞減載荷共進行三次,每次都按規定的時間間隔記錄指示儀表示值。將遞增載荷三次試驗各級試驗載荷的示值和時間填入 JJG669-2003《稱重傳感器》國家計量檢定規程中的表 D.1中。
9)不同溫度下重復程序
按 40℃→-10℃→終止 20℃順序重復操作上述程序,并將各溫度下三次遞增載荷試驗的各級示值和時間分別填入表 D.1 中。10)測試數據處理與確定誤差利用初始 20℃、40℃、-10℃和終止 20℃溫度下試驗結果的平均值和國家計量檢定規程的表D.1、D.2、D.3、D.4.根據各項誤差計算公式計算確定稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)和溫度對最小靜載荷輸出的影響(CM)。
3、稱重傳感器蠕變誤差(CC)試驗程序
(1)稱重傳感器蠕變誤差(CC)試驗的工藝裝備由于蠕變試驗加載規定 1t~10t 稱重傳感器的載荷值必須在 30 秒內施加完畢;10t~100t 稱重
傳感器的載荷值必須在 50 秒內施加完畢,為此要求力標準機具有快速穩定加載的能力。例如靜重式力標準機應具有快速加載機構,即將所要施加的全部砝碼,預先吊掛在對準力標準機加載軸線的承力杠桿的一端,加載時只要松開杠桿的另一端,全部載荷可在 30 秒內施加在稱重傳感器上。目前只有極少數靜重式力標準機有此項功能,大多數稱重傳感器的蠕變試驗還只能在杠桿式或疊加式力標準機上進行,根本達不到規定的加載時間,因此只能將實際加載時間記錄在試驗報告中。
(2)稱重傳感器蠕變誤差(CC)的試驗程序
1)檢查試驗條件與稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)和溫度對最小靜載荷輸出的影響(CM)的試驗相同。
2)安裝稱重傳感器
將稱重傳感器放入力標準機中,準確對中后加載到最小試驗載荷Dmin,在 20℃下保持載荷值穩定。
3)預載試驗
對稱重傳感器施加預試驗載荷到最大載荷Dmax三次,每次加載后均恢復到最小試驗載荷Dmin,之后等待 1 小時。
4)監視稱重傳感器輸出
監視最小試驗載荷輸出,直到穩定,讀取指示儀表示值。
5)施加載荷
施加恒定的最大試驗載荷Dmax。
6)記錄示值
在所加最大試驗載荷Dmax穩定后,記錄指示儀表初始示值。而后在 30min時間內的等時間間隔繼續周期的作記錄,并保證在 20min時讀取到指示儀表示值。將最大試驗載荷、各讀數時間及其對應的儀表示值填入國家計量檢定規程中備表D.5 中。
7)對不同溫度重復程序
對于 C 級和 D 級的稱重傳感器,先在接近溫度范圍限的較高溫度(如 40℃),然后在較低溫度(如-10℃),最后再回到 20℃重復上述程序。也將各讀數時間及其對應的儀表示值填入國家計量檢定規程表 D.5 中。
8)確定蠕變誤差
利用表D.5 中的試驗結果,根據蠕變誤差計算程序計算 30min蠕變誤差CC和 20~30min的蠕變誤差,并與規定的允許誤差相比較。蠕變試驗加載規定 1t~10t 稱重傳感器的載荷值必須在 30 秒內施加完畢,10t~100t 稱重傳感
器的載荷值必須在 50 秒內施加完畢,如果達不到規定的加載時間,將實際加載時間記錄在試驗報告中即可。
4、最小靜載荷輸出恢復值試驗程序
根據最小靜載荷輸出恢復值定義,最小靜載荷輸出恢復值的試驗程序如下:
(1)檢查試驗條件
與稱重傳感器誤差(EL)、重復性誤差(ER)和溫度對最小靜載荷輸出的影響(CM)的試驗條件相同。
(2)裝入稱重傳感器
將稱重傳感器裝入力標準機中,準確對中后施加最小試驗載荷Dmin,使其在20℃保持載荷穩定。
(3)施加預載荷
對稱重傳感器施加預試驗載荷到最大試驗載荷Dmax三次,每次加載后均恢復到最小試驗載荷Dmin,等待 1 小時。
(4)檢查指示儀表、記錄示值
檢查指示儀表,監視最小試驗載荷Dmin輸出,直至穩定,記錄最小試驗載荷Dmin下的示值,并將其填入表D.5 中。
(5)施加載荷
施加恒定的最大試驗載荷Dmax。在載荷完全加上和載荷保持 30min的時間里,按設定的時間間隔記錄初始示值。
(6)返回到最小試驗載荷Dmin。
記錄卸載的初始時間和恢復到最小試驗載荷Dmin的時間,并將最小試驗載荷Dmin下的示值填入表D.5 中。
(7)在不同溫度下重復程序
對于C級和D級稱重傳感器,先在高溫 40℃,然后在低溫-10℃,最后再回到 20℃重復上述程序,同樣將最小試驗載荷Dmin下的示值填入表D.5 中。
(8)確定最小靜載荷輸出恢復值
從得到的數據,確定最小靜載荷輸出恢復值,并與規定的允許變化相比較。
5、稱重傳感器大氣壓力影響(CP)試驗程序
(1)檢查試驗條件主要是對試驗裝置、環境條件、溫度條件、加載條件等進行檢查。
(2)安裝稱重傳感器在室溫下,將未受載荷作用的稱重傳感器放入大氣壓力下的壓力容器中,并與指示儀表相連接。
(3)檢查指示儀表檢查指示儀表是否處于試驗要求的準確度范圍內。
(4)監視輸出監視稱重傳感器輸出值,直至穩定,記錄指示儀表示值,將壓力(KPa)、儀表示值和讀數時間
填入表 D.6 中。
(5)改變大氣壓力改變壓力容器的壓力,使氣壓比大氣壓力高或低大約 1KPa,待壓力穩定后記錄指示儀表示值,
同樣將壓力(KPa)、儀表示值和讀數時間填入表 D.6 中。
(6)確定大氣壓力影響誤差從表 D.6 中的試驗示值,計算每個壓力示值之差,除以轉換系數即得到以 v 為單位的大氣壓力影響誤差,并與規定的極限值比較。
6、稱重傳感器濕度影響試驗程序稱重傳感器濕度影響的標記有四種,即 NH、CH、無濕度符號、SH。當稱重傳感器標有 NH 符號時,不必對其進行濕度試驗。當稱重傳感器標有 CH 符號或無濕度符號時,應對其進行濕熱循環試驗,其嚴酷度為 40℃和 12個濕熱循環周期。當稱重傳感器標有 SH 符號時,應對其進行濕熱穩態試驗。
(1)確定濕度對標記有 CH 或無濕度標記稱重傳感器的影響試驗程序
1)安裝稱重傳感器
檢查完試驗條件后,將稱重傳感器置于力標準機中,加載到最小試驗載荷Dmin,在 20℃保持載荷值穩定。
2)施加預載荷
對稱重傳感器施加預載荷到最大試驗載荷Dmax三次,每次加載后均返回到最小試驗載荷Dmim。
3)監視輸出值
檢查指示儀表,監視最小試驗載荷輸出,直至穩定,記錄儀表示值。
4)施加載荷
對稱重傳感器施加最大試驗載荷Dmax,按規定時間間隔記錄儀表示值。
5)卸載
卸下試驗載荷到最小試驗載荷Dmin,按規定的時間間隔記錄儀表示值,將本程序和上兩個程序的
測量結果填入表D.7 中。
6)濕熱循環試驗
根據 GB/T2423.4-1993 交變濕熱試驗方法,GB/T2424.2-1993 濕熱試驗導則進行濕熱循環試驗。
試驗程序:由 12 個溫度循環組成,每一個溫度循環持續 24 小時。根據規定的循環相對濕度在80%和 96%之間溫度從 25℃到 40℃之間變化。試驗嚴酷度:40℃,12 個循環。初始測量:根據上述試驗程序進行。調整稱重傳感器狀態:將稱重傳感器放入濕熱試驗箱內,輸出線留在箱外,給稱重傳感器斷電,當降低溫度時,應用 GB/T2423.4-1993 國家標準的相關部分。恢復狀況和最后測量:從濕熱試驗箱中取出稱重傳感器,仔細擦掉表面濕氣,讓稱重傳感器在標準大氣壓下放置 1~2 小時,以便得到充分的溫度穩定。重復上述試驗程序,確保所施加的最小試驗載荷和最大試驗載荷與先前試驗時相同,將測量結果填入表 D.7 中。
7)確定濕度引起的變化
①根據表D.7 中的試驗示值,計算出濕熱試驗前、后最小試驗載荷下的初始示值間的差,除以轉換系數f,即為求得的以v為單位表示的濕度引起的變化CHmin。②根據測量數據,計算出濕熱試驗前、后最小和最大試驗載荷下的平均示值,對每次試驗,均從最大試驗載荷的平均示值中減去最小試驗載荷下的平均示值,然后,計算出濕熱試驗前、后所結果的差,把此差值除以轉換系數f即可求得以v為單位表示的濕度引起的變化CHmax。(2)確定濕度對標記有 SH 符號的稱重傳感器的影響試驗程序
1)檢查指示儀表檢查指示儀表是否在檢定周期內,如具有自檢功能時,應啟動該功能進行檢查,以保證儀表處于完成試驗要求的準確度內。
2)安裝稱重傳感器
檢查完試驗條件后,將稱重傳感器置于力標準機中,加載到最小試驗載荷Dmin,在 20℃保持載荷值穩定。
3)施加預載荷
對稱重傳感器施加預載荷到最大試驗載荷Dmax三次,每次加載后均返回到最小試驗載荷Dmim。
4)監視輸出示值
監視最小試驗載荷輸出,直至穩定,記錄儀表示值。
5)試驗載荷點
在加載和卸載過程中所有的試驗載荷點,應設置盡量相等的時間間隔,并盡可能按檢定規程表
6 中規定的時間間隔讀數。
6)施加載荷
施加遞增載荷,直到最大試驗載荷Dmax,至少應有 5 個遞增載荷點,其中應包括與最大允許誤差相應臺階接近的最高載荷值。
7)遞減載荷
在與施加載荷時相同的載荷點,將載荷遞減到最小試驗載荷Dmin。
8)進行濕熱穩態試驗
根據 GB/T2423.3-1993 恒定濕熱試驗方法進行濕熱穩態試驗。試驗程序:
按上述試驗程序在下列三種條件下進行試驗:
①在參考溫度(20℃或當 20℃不在規定溫度范圍內,取溫度范圍的中間值)和 50%的相對濕度條件下進行試驗。
②而后在稱重傳感器溫度范圍(-10℃~+40℃)的較高溫度和 85%的相對濕度條件下,保持溫度、濕度穩定兩天后進行試驗。
③最后在參考溫度和 50%的相對濕度條件下進行試驗。
濕熱穩態調節期間稱重傳感器的狀態:將稱重傳感器放入濕熱試驗箱中,輸出連接件留在箱外,給稱重傳感器通電,按 GB/T2423.3-1993、GB/T2424.2-1993 的規定進行。盡可能按檢定規程表 6中規定的時間間隔記錄儀表的示值。
9)確定濕度影響
從得到的數據,可以確定濕度引起的變化量,并與規定的極限相比較。
五、稱重傳感器各項誤差的計算方法
1、稱重傳感器誤差(EL)
(1)稱重傳感器的最大允許誤差(mpe)
每個準確度級別的最大允許誤差,是在把最小靜載荷Emin時的輸出調整為零的條件下,與稱重傳感器規定的最大檢定分度數(C級 500~10000.D級 100~1000)及實際檢定分度值(v)有關。稱重傳感器的最大允許誤差(mpe)如表 1 所示。
表 1 稱重傳感器的最大允許誤差(mpe)
最大允許 試驗載荷 m誤差(mpe) A 級 B 級 C 級 D 級
PLC×0.5v 0≤m≤50000v 0≤m≤5000v 0≤m≤500v 0≤m≤50v
PLC×1.0v 50000v
表 1 中PLC為分配系數,應由制造者選擇,其值在 0.3~0.8 范圍內,該PLC值應在證書上標明,
如果不標明則認為PLC為 0.7.m為試驗載荷,其值為施加于稱重傳感器上的實際載荷D與稱重傳感器測量范圍的最小載荷Dmin之差。上述誤差限用階梯形誤差包絡線表示,該誤差包絡線是以 20℃時首次遞增加載荷試
驗中。