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以彈力（或電磁力）代替重力檢定電子汽車衡的研究
當前，國內外衡器檢定中均采用砝碼(比較的標 準器為檢衡車)作標準器，此標準器在實際使用中由于砝 碼數量的限制，存在違反檢定規程、現行檢定方法效率低 下、檢定費用高等問題。筆者利用現代的電子技術和傳感 器技術，研制出了種以彈力(或電磁力)代替重力檢定地磅的裝置。
本檢定裝置(以下統稱“檢定儀可替代現行衡器檢 定采用的砝碼(或檢衡車)，解決了現行檢定方法存在的 實際問題，提出了衡器檢定新方法。
、基本原理
以加力裝置對 電子汽車衡快速檢定儀傳感器和被檢 定衡器傳感器同時進行串聯加壓，傳感器輸出信號分別 進入檢定儀稱重顯示器和被檢定衡器稱重顯示器，比較 檢定儀和被檢定衡器示值以確定被檢定衡器之誤差。
二、檢定儀的結構
()以彈力代替重力檢定地磅的結構(以下 簡稱“結構 ”)
系統由高精度稱重傳感器、高精度稱重顯示儀表、加 力支架(反力架)、加力裝置組成，如圖1所示。 地磅顯示儀表的示值與檢定儀顯示儀表的示值的差值即為 地磅的誤差。
本檢定儀適用于安裝有橋式傳感器的地磅，且該地磅的傳感器上方有開口，橋式傳感器倒裝。
按照地磅傳感器的安裝方式，可分為傳感器 正放和反放。當進行稱重時秤體產生彎曲變形，此變形 會給稱重和反放。當進行稱重時秤體產生彎曲變形，此變形 會給稱重結果引入誤差。變形對兩種傳感器安裝方式 不同的地磅的稱量結果產生的影響不樣，當 其影響為10-7數量時，對于允許誤差為lO-4的衡器來 說可以忽略不計。
(二)以電磁力代替重力檢定地磅的結構(以 下簡稱“結構二 ”)
此結構適用于地磅臺面為非鐵磁性物質制造 的地磅。
具體結構：系統由高精度拉式稱重傳感器、高精度稱 重顯示儀表、阻力梁、力架、電磁鐵、穩流電源組成，如圖2 所示。改變穩流電源的電流大小以改變磁力大小，電磁鐵 產生的力同時加在了標準傳感器和地磅傳感器 上，兩個系統的傳感器產生的信號分別進入檢定儀顯示 儀表和地磅顯示儀表， 比較地磅顯示儀表 的示值與檢定儀顯示儀表的示值，其示值的差值即為地磅的誤差。
三、系統的研制及技術指標
目標:檢定儀可達到能夠檢定⑩衡器的要求。
1.加力系統由4~8套相同加力裝置組成，單個加力系 統承受196kN的壓力。
2.稱重傳感器：非線性為0.01%c、蠕變為0.02%c、滯后 為0.02%c、重復性為0.01 %、溫度對靈敏度的影響為0.01%/10K、穩定性為 0.02%/年。
3.稱重顯示器:采用綜合誤差為0.001%的稱重顯示器。
4.單個加壓系統需提196kN的壓力。
5.對于結構，標準傳感器的安裝水平度小于1:500。
6.對于結構，確保所加壓力鉛直裝置：要求壓力方 向與鉛垂線夾角小于0.57。。
7.對于結構，傳感器在安裝時，要保證受力點在中 心(上下軸碗偏差不大于0.5mm)。
8.對于結構二，阻力梁能承受足夠的拉力和彎矩。
9.對于結構二，確保所加壓力鉛直的設計：下電磁鐵 的軸心與鉛垂線夾角小于0.2。。
10.對于結構二，穩流電源：準確度為十萬分之。
11.標準稱重顯示器內部設置力——質量轉換功能， 根據當地緯度和海拔計算當地重力加速度。
12.為減小傳感器的蠕變誤差，在檢定時，統規定 加壓時間為(10±5 )min，在標定檢定系統時也規定加 壓時間為10min，這樣由于蠕變產生的相對誤差減小 到 ±5x10-5。
13.為減小溫度對靈敏度的影響，標準裝置在標定時 按溫度段進行標定，從-10沱~+30沱每20沱為段進行標 定(以適應于-10℃~+40℃的使用環境)。
四、檢定儀與砝碼的對比試驗(注：彈力代替重力檢定地磅結構的試驗)
其原理是：檢定儀通過量傳體系進行標定(和檢定) 后，用檢定儀和砝碼分別對同檢定合格的地磅進行檢定，測出砝碼與該地磅的示值差和檢定儀 與地磅的示值差。
試驗數據省略，其結果如表1所示。
試驗結果表明，其線性和重復性都比較理想;砝碼和 檢定儀之間的差值在各個秤量都接近0.01%，明顯存在系 統誤差。
五、不確定度的驗證(注：以試驗時使用的設備進行 計算，僅驗證彈力代替重力檢定地磅結構的部分)
()使用檢定儀檢定衡器的示值誤差不確定度分析
1.測量方法
用檢定儀的量值作為標準值進行檢定，其示值誤差 是通過將被檢定衡器的示值與標準值進行比較，然后按 公式£=/-m計算所得的。
2.數學模型
地磅的示值誤差由下式得到：
u2c*定=u2(I)+u2(m)
4.標準不確定度覽表(以8t為例，見表2)
5.標準不確定度分量的分析與計算(以8t為例)
(1)地磅示值不確定度來源分析
?、俚匕跏菙碉@質量，因將其分度值設定為1kg (或者使用小砝碼通過閃變點確定示值)，所以其數字分 辨力為1kg。設其服從均勻分布，則地磅示值分辨 率引入的不確定度分量
?、跍y量重復性引入的不確定度分量
由上述試驗數據可知，測量重復性引入的不確定度 分量為u(I2)=2.58kg。
?、哿泓c誤差引入的不確定度分量
(三)不確定度驗證 由試驗結果可知：
同理可驗證其他秤量，如表3所示(k=2)c 所以在所有的秤量上，檢定儀的不確定度均能夠滿 足檢定衡器的要求。
六、結論
由理論計算和試驗驗證可知，結構能夠滿足III 衡器檢定規程對標準器的誤差要求。結構二未經過試驗，但是在不確定度分析上基本樣，不同的是結構二 考慮的是電磁干擾因素，結構考慮的是機械因素。如 果結構二電磁干擾的影響小于結構考慮的機械因 素，那么結構二也能夠滿足III衡器檢定規程對標準 器的誤差要求。