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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(dāng)前，國內(nèi)外衡器檢定中均采用砝碼(比較的標(biāo) 準(zhǔn)器為檢衡車)作標(biāo)準(zhǔn)器，此標(biāo)準(zhǔn)器在實(shí)際使用中由于砝 碼數(shù)量的限制，存在違反檢定規(guī)程、現(xiàn)行檢定方法效率低 下、檢定費(fèi)用高等問題。筆者利用現(xiàn)代的電子技術(shù)和傳感 器技術(shù)，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(tǒng)稱“檢定儀可替代現(xiàn)行衡器檢 定采用的砝碼(或檢衡車)，解決了現(xiàn)行檢定方法存在的 實(shí)際問題，提出了衡器檢定新方法。
、基本原理
以加力裝置對(duì) 電子汽車衡快速檢定儀傳感器和被檢 定衡器傳感器同時(shí)進(jìn)行串聯(lián)加壓，傳感器輸出信號(hào)分別 進(jìn)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(jié)構(gòu)
()以彈力代替重力檢定地磅的結(jié)構(gòu)(以下 簡稱“結(jié)構(gòu) ”)
系統(tǒng)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(dāng)進(jìn)行稱重時(shí)秤體產(chǎn)生彎曲變形，此變形 會(huì)給稱重和反放。當(dāng)進(jìn)行稱重時(shí)秤體產(chǎn)生彎曲變形，此變形 會(huì)給稱重結(jié)果引入誤差。變形對(duì)兩種傳感器安裝方式 不同的地磅的稱量結(jié)果產(chǎn)生的影響不樣，當(dāng) 其影響為10-7數(shù)量時(shí)，對(duì)于允許誤差為lO-4的衡器來 說可以忽略不計(jì)。
(二)以電磁力代替重力檢定地磅的結(jié)構(gòu)(以 下簡稱“結(jié)構(gòu)二 ”)
此結(jié)構(gòu)適用于地磅臺(tái)面為非鐵磁性物質(zhì)制造 的地磅。
具體結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)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(wěn)流電源組成，如圖2 所示。改變穩(wěn)流電源的電流大小以改變磁力大小，電磁鐵 產(chǎn)生的力同時(shí)加在了標(biāo)準(zhǔn)傳感器和地磅傳感器 上，兩個(gè)系統(tǒng)的傳感器產(chǎn)生的信號(hào)分別進(jìn)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(tǒng)的研制及技術(shù)指標(biāo)
目標(biāo):檢定儀可達(dá)到能夠檢定⑩衡器的要求。
1.加力系統(tǒng)由4~8套相同加力裝置組成，單個(gè)加力系 統(tǒng)承受196kN的壓力。
2.稱重傳感器：非線性為0.01%c、蠕變?yōu)?.02%c、滯后 為0.02%c、重復(fù)性為0.01 %、溫度對(duì)靈敏度的影響為0.01%/10K、穩(wěn)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(gè)加壓系統(tǒng)需提196kN的壓力。
5.對(duì)于結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)傳感器的安裝水平度小于1:500。
6.對(duì)于結(jié)構(gòu)，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(duì)于結(jié)構(gòu)，傳感器在安裝時(shí)，要保證受力點(diǎn)在中 心(上下軸碗偏差不大于0.5mm)。
8.對(duì)于結(jié)構(gòu)二，阻力梁能承受足夠的拉力和彎矩。
9.對(duì)于結(jié)構(gòu)二，確保所加壓力鉛直的設(shè)計(jì)：下電磁鐵 的軸心與鉛垂線夾角小于0.2。。
10.對(duì)于結(jié)構(gòu)二，穩(wěn)流電源：準(zhǔn)確度為十萬分之。
11.標(biāo)準(zhǔn)稱重顯示器內(nèi)部設(shè)置力——質(zhì)量轉(zhuǎn)換功能， 根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥群秃０斡?jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?/p>
12.為減小傳感器的蠕變誤差，在檢定時(shí)，統(tǒng)規(guī)定 加壓時(shí)間為(10±5 )min，在標(biāo)定檢定系統(tǒng)時(shí)也規(guī)定加 壓時(shí)間為10min，這樣由于蠕變產(chǎn)生的相對(duì)誤差減小 到 ±5x10-5。
13.為減小溫度對(duì)靈敏度的影響，標(biāo)準(zhǔn)裝置在標(biāo)定時(shí) 按溫度段進(jìn)行標(biāo)定，從-10沱~+30沱每20沱為段進(jìn)行標(biāo) 定(以適應(yīng)于-10℃~+40℃的使用環(huán)境)。
四、檢定儀與砝碼的對(duì)比試驗(yàn)(注：彈力代替重力檢定地磅結(jié)構(gòu)的試驗(yàn))
其原理是：檢定儀通過量傳體系進(jìn)行標(biāo)定(和檢定) 后，用檢定儀和砝碼分別對(duì)同檢定合格的地磅進(jìn)行檢定，測(cè)出砝碼與該地磅的示值差和檢定儀 與地磅的示值差。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)省略，其結(jié)果如表1所示。
試驗(yàn)結(jié)果表明，其線性和重復(fù)性都比較理想;砝碼和 檢定儀之間的差值在各個(gè)秤量都接近0.01%，明顯存在系 統(tǒng)誤差。
五、不確定度的驗(yàn)證(注：以試驗(yàn)時(shí)使用的設(shè)備進(jìn)行 計(jì)算，僅驗(yàn)證彈力代替重力檢定地磅結(jié)構(gòu)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(cè)量方法
用檢定儀的量值作為標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行檢定，其示值誤差 是通過將被檢定衡器的示值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，然后按 公式£=/-m計(jì)算所得的。
2.數(shù)學(xué)模型
地磅的示值誤差由下式得到：
u2c*定=u2(I)+u2(m)
4.標(biāo)準(zhǔn)不確定度覽表(以8t為例，見表2)
5.標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析與計(jì)算(以8t為例)
(1)地磅示值不確定度來源分析
?、俚匕跏菙?shù)顯質(zhì)量，因?qū)⑵浞侄戎翟O(shè)定為1kg (或者使用小砝碼通過閃變點(diǎn)確定示值)，所以其數(shù)字分 辨力為1kg。設(shè)其服從均勻分布，則地磅示值分辨 率引入的不確定度分量
②測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量
由上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度 分量為u(I2)=2.58kg。
?、哿泓c(diǎn)誤差引入的不確定度分量
(三)不確定度驗(yàn)證 由試驗(yàn)結(jié)果可知：
同理可驗(yàn)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(jié)論
由理論計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證可知，結(jié)構(gòu)能夠滿足III 衡器檢定規(guī)程對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器的誤差要求。結(jié)構(gòu)二未經(jīng)過試驗(yàn)，但是在不確定度分析上基本樣，不同的是結(jié)構(gòu)二 考慮的是電磁干擾因素，結(jié)構(gòu)考慮的是機(jī)械因素。如 果結(jié)構(gòu)二電磁干擾的影響小于結(jié)構(gòu)考慮的機(jī)械因 素，那么結(jié)構(gòu)二也能夠滿足III衡器檢定規(guī)程對(duì)標(biāo)準(zhǔn) 器的誤差要求。