称重传感器最小分度值VMIN的探讨

  称重传感器的国标和检定规程已与国际接轨,目前称重传感器执行的国标和检定规程为GB/T7551-1997《称重传感器》,JJG669-2003《称重传感器检定规程》,其中GB/T7551-1997《称重传感器》等效采用国际建议OIMLR60:1991,JJG669-2003《称重传感器检定规程》等效采用国际建议OIMLR60:2000。称重传感器的国标滞后于检定规程,使得生产厂家对OIMLR60:2000国际建议(以下简称R60国际建议)的理解未统一,直接影响到R60国际建议的宣贯、推广。为与R60国际建议接轨,国内各有条件的生产厂家均进行了R60国际建议的导入工作。目前,国内厂家执行R60国际建议的并不多,主要原因是对国际建议某些概念和规定的理解不透彻,拿不准,另外,由于不具备标准要求的试验装备,也限制了生产厂家对标准的贯彻。

德国SPM4称重传感器

 

  本文参考了国外公司样本,结合本人对R60国际建议的学习,探讨了称重传感器zui小检定分度值Vmin的确定和计算方法,从使用角度谈了称重传感器zui小检定分度值Vmin的理解。

 

  二、称重传感器zui小检定分度值Vmin的理解

 

  1.提供称重传感器zui小检定分度值Vmin的必要性

 

  JJG669-2003《称重传感器检定规程》中4.7.2条规定:如果4.6条要求的信息没有标记在称重传感器上,那么这些信息应由制造者在随称重传感器的文件中提供。与此同时,4.7.1条要求的信息也应在文件中给出。其中的E)条:zui小检定分度值Vmin,为制造者应提供给用户的强制性信息之一。这是生产商给客户提供称重传感器zui小检定分度值Vmin的强制性要求,称重传感器生产商必须提供,目前国内提供zui小检定分度值Vmin的生产厂家不多。

 

  在JJG669-2003《称重传感器检定规程》中4.6.6.2非强制性附加信息中规定:除4.6.1至4.6.6.1条要求的信息外,对每个称重传感器可以提供下列信息:a)对于服从OIMLR76的多量程秤可以提供Y,这里Y=Emax/Vmin。b)对于服从JJG555-1996多分度值秤可提供Z,这里,Z=Emax/(2*DR)。DR为zui大允许的zui小静载荷输出恢复值。这是对称重传感器zui小检定分度值Vmin非强制性的要求,因此,对于应用于多分度值秤场合的称重传感器,生产厂家应提供Y和Z。

 

  2.一种确定称重传感器zui小检定分度值Vmin的方法

 

  称重传感器zui小检定分度值Vmin定义:称重传感器测量范围可以分成的zui小检定分度值(质量)。它是使用或检定时,称重传感器测量范围内可以分成的zui小质量单位。称重传感器作为衡器的心脏部件,在衡器秤量只应用了传感器的测量范围(Dmax-Dmin)的一部分。从使用角度来讲,传感器zui大量程Emax中有多少用于计量范围,这是传感器使用者选型时必须考虑的。通常传感器选择时有如下的原则:秤台自重+额定容量+振动、冲击分量≤0.6倍称重传感器总容量,也就是说称重传感器在使用时不一定用足该称重传感器评定时的测量范围(Dmax-Dmin),事实上,绝大多数称重传感器在使用时仅用到其测量范围的某一段,衡器的计量范围Max只应用了传感器量程的一部分。对于N只称重传感器组成的秤,根据JJG555-1996中5.8.1要求,称重传感器的zui大秤量应符合下述要求:Emax>Q·Max·R/NR为载荷传递装置的缩小比,N为称重传感器个数,Q为修正系数,变换后可以得到:

 

  Max/N<Emax·P(P=1/Q·R)

 

  这里,将P定义为量程利用率,P<1。量程利用率P是考虑到偏载、承载器的自重、初始置零范围和载荷分布不均匀性因素影响。对于秤量已确定的衡器,其称重传感器zui大量程Emax的选择是综合Max、N、P后确定的。在Emax·P范围内要达到传感器的测量范围(Dmax-Dmin)的准确度,必须保证Emax·P范围内有足够的分辨率,也就是说zui小检定分度值Vmin的确定强调了称重传感器应用时,所使用称重传感器量程的下限。而R60国际建议并未对称重传感器的灵敏度范围作出规定,对于使用者来说,在称重传感器测量范围内确定其使用量程的下限,关系到使用仪表的选用及与使用仪表分辨率的匹配。

 

  3.zui小静负荷输出温度影响(ZTC)与zui小检定分度值Vmin的关系

 

  根据GB/T7551-1997规定的C级传感器有:

 

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

 

  因此知道了Vmin可以计算出称重传感器zui小静负荷输出温度影响(ZTC)的上限值,换言之不同准确度的称重传感器,其zui小检定分度值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这里均为1)

 

  e为秤的分度值,R为载荷传递装置的缩小比,N为称重传感器个数,为便于分析,本文例子中承载器支承点均为1。

 

  则Vmin=Max/3000=50g(此处数值应按1×10K,2×10K,5×10K选取,其中k为正、负整数和零)

 

  ZTC/5℃[%Emax]*%Emax[g]=0.7*50g=35g

 

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

 

  上例表明,量程利用率为30%的称重传感器,准确度为C3,其zui小静负荷输出温度影响(ZTC)的zui大允许值为14ppm/℃。不同量程利用率下的单点称重传感器的ZTCzui大允许值见下表:(称重传感器准确度C3,3级秤)

 

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)的称重传感器,其测量范围(即量程利用率)越小,则zui小检定分度值Vmin越小;准确度相同,量程不同的单点传感器,若量程利用率相同,则可以有相同的ZTC。

 

  4.多分度值秤中Vmin的有关要求

 

  对符合JJG555-1996多分度值秤可提供Z,同时满足ZTC,也就是说,称重传感器应用于多分度值秤的场合,有如下关系(称重传感器按C3级):

 

  Z=Emax/(2*DR)

 

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

 

  依据JJG555-1996中5.8条对称重传感器的要求,可以确定在多分度值秤的场合下,称重传感器必须满足下列条件:

 

  Vmin≤e1(e1:多分度值秤中第一局部称量范围内的检定分度值)

 

  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:一台多分度值秤zui大秤量Max=15kg3级

 

  检定分度值e1=1g0~2kgn1=2000

 

  e2=2g2kg~5kgn2=2500

 

  e3=10g5kg~15kgn3=1500

 

  则传感器必须满足下列条件:

 

  Vmin≤1g

 

  Z≥15000

 

  nLc≥3000

 

  其首次检定的zui大允许误差参见JJG555-1996中4.3条注解,这里不再赘述。

 

  三、结束语

 

  以上是从称重传感器应用和使用者的角度讨论了对Vmin的理解,给出了一种Vmin的确定方法,探讨了多分度值秤中Vmin的有关要求,难免带有片面性,目的是抛砖引玉,促进同行对国标和R60国际建议的交流,形成统一的认识,加快称重传感器标准与R60国际建议的接轨。

  文章来源:中国衡器网