免砝碼校準(zhǔn)方法的探討 【摘 要】 本文主要介紹我們對(duì)衡器免砝碼校準(zhǔn)工作的認(rèn)知和實(shí)踐。 【關(guān)鍵詞】模擬傳感器 數(shù)字稱重系統(tǒng) 免砝碼校準(zhǔn) 0. 引言 承載器呈非常規(guī)形狀衡器的校準(zhǔn)，直是困擾計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的難題。特別是在冶金行業(yè)中 反映更為明顯烈，有很多難以用砝碼校準(zhǔn)的衡器。例如在十幾米到幾十米高的平臺(tái)上的料罐秤， 不僅砝碼難以運(yùn)送到位，料斗、料罐型承載器上也無法放置砝碼，到了無法實(shí)施的地步，于是產(chǎn)生 了免砝碼校準(zhǔn)衡器的問題。 上世紀(jì)九十年代末，我們由行熱工儀表溫度測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)工作中得到啟發(fā)，模仿其校準(zhǔn)方式， 對(duì)高位料倉下的料斗秤做免砝碼校準(zhǔn)。以解燃眉之急，滿足了生產(chǎn)急需。 近年來，以數(shù)字傳感器為核心的數(shù)字稱重系統(tǒng)，使得免砝碼校準(zhǔn)方法，操作簡便，準(zhǔn)確度較以 前有所提高。但遺憾的是，還難以得到用戶（非計(jì)量檢定人員）的普遍認(rèn)可。為此，寫出我們對(duì)免 砝碼校準(zhǔn)方法的認(rèn)知和實(shí)踐，作為引玉之磚，期望引起同行們探討和賜教，促免砝碼校準(zhǔn)方法的 開展，發(fā)揮其應(yīng)有的作用。 1. 免砝碼校準(zhǔn)的可行性分析 計(jì)量檢定工作人員都明白，測(cè)溫儀表的測(cè)量信號(hào)流程，是溫度傳感器將溫場中的熱量變換成電 信號(hào)（mV 級(jí)），送至測(cè)溫儀表顯示輸出溫度值（見圖 1）。衡器的稱重信號(hào)流程，是稱重傳感器將 物料的重力變換成電信號(hào)（mV 級(jí) or 脈沖數(shù)列），送至稱重儀表顯示輸出稱重量值（參見圖 2）。 熱工測(cè)溫系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，通常是采用將溫度傳感器離線，送到實(shí)驗(yàn)室里行測(cè)試檢定，且附 檢測(cè)數(shù)據(jù)的正式證書（報(bào)告）。對(duì)于測(cè)溫顯示儀表，到生產(chǎn)現(xiàn)場，依據(jù)所配置的經(jīng)測(cè)試檢定的溫度 傳感器數(shù)據(jù)，用電位差計(jì)（UJ36 或 UJ31）輸入與溫度對(duì)應(yīng)的電信號(hào)給測(cè)溫儀表，完成測(cè)溫系統(tǒng)的校準(zhǔn)。 稱重和測(cè)溫主要是采用兩種不同的傳感器，將兩種不同的物理量（重量、熱量）變換成電量后， 行系列的處理，顯示輸出對(duì)應(yīng)重量、熱量的數(shù)值。比較稱重和測(cè)溫的信號(hào)流程，兩者基本相同， 沒有什么本質(zhì)性的區(qū)別。都是非電量變換成電量后，行電量測(cè)量。 稱重傳感器也是經(jīng)過相應(yīng)等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)壓力機(jī)，檢測(cè)后出廠的。所以對(duì)于無法用砝碼校準(zhǔn)的 衡器，模仿測(cè)溫系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法，行免砝碼校準(zhǔn)是可行的。 2. 免砝碼校準(zhǔn)的必要條件 我們所提出的免砝碼校準(zhǔn)衡器的方法，主要是針對(duì)鋼鐵生產(chǎn)過程中使用的非貿(mào)易衡器，如鋼秤、 料斗秤、料罐秤等難以或無法用砝碼校準(zhǔn)的衡器。 但必須滿足以下條件： ①免砝碼校準(zhǔn)，是衡器難以或無法用砝碼校準(zhǔn)，但又必須校準(zhǔn)情況下的“無奈之舉”。般由 用戶主動(dòng)提出要求之后實(shí)施。事前還需告知供、需雙方，有關(guān)免砝碼校準(zhǔn)存在的利弊。在得到供、 需雙方，尤其是需方認(rèn)可后，才行為妥。這樣可以規(guī)避檢測(cè)單位自身的風(fēng)險(xiǎn)。 ②由于免砝碼校準(zhǔn)，主要是依據(jù)稱重傳感器的工廠校準(zhǔn)數(shù)據(jù)行的。所以要求衡器所配置的稱 重傳感器（稱重模塊），不僅必須有足夠高的準(zhǔn)確度（分度數(shù)必須于等于衡器的分度數(shù)，即 nLC ≥ n ）而且必須具有很好的穩(wěn)定性和可靠性。尤其還要附有技術(shù)參數(shù)齊全的正式校準(zhǔn)檢測(cè)報(bào)告。 ③因?yàn)槊忭来a校準(zhǔn)，忽略了用砝碼直接加載校準(zhǔn)情況下所含的機(jī)械傳力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的誤差。所 以要求衡器的傳力結(jié)構(gòu)筒單，采用規(guī)范的連結(jié)組件，裝物料的承載器直接安裝在稱重模塊上， 物料重量*準(zhǔn)確地傳遞給稱重傳感器。 ④衡器的空載點(diǎn)穩(wěn)定。在校準(zhǔn)前，至少通過三次加載、放空試驗(yàn)的現(xiàn)場檢查確認(rèn)。 3. 免砝碼校準(zhǔn)方法簡介 不管是模擬稱重系統(tǒng)，還是數(shù)字稱重系統(tǒng)。免砝碼校準(zhǔn)都應(yīng)在衡器本身和安裝質(zhì)量優(yōu)良的前提 下行。 ①模擬傳感器 主要是參照熱工儀表采用的校準(zhǔn)方法，在現(xiàn)場用數(shù)字電壓表和電位差計(jì)完成秤的校準(zhǔn)工作。 對(duì)于模擬稱重傳感器系統(tǒng)，盡量注意選用等級(jí)的測(cè)量儀表和產(chǎn)生 mV 信號(hào)的儀器。 操作步驟如下： a. 檢查確認(rèn)的傳力機(jī)構(gòu)、限位裝置、傳感器是否符合要求且處于正常狀態(tài)。 b. 檢查確認(rèn)輸入秤的基本參數(shù) Max 、n、d 等 c. 檢查秤空載點(diǎn)的穩(wěn)定性。秤點(diǎn)確定后，測(cè)量記錄秤“0”點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 mV 信號(hào)值。 d. 再根據(jù)秤的稱重傳感器容量、數(shù)量、靈敏度（多個(gè)傳感器的平均值）、供橋電壓和秤秤量， 由下式計(jì)算出 Max 對(duì)應(yīng)的 mV 數(shù)值?？紤]到接線和接線盒電阻網(wǎng)絡(luò)，所引起的信號(hào)損耗衰減，在計(jì) 算結(jié)果上增加萬分之三左右。 S×V×Max ／ C×N 式中 : S：靈敏度 V：供橋電壓 Max：秤秤量 C：傳感器容量 N：傳感器個(gè)數(shù) e. 將 Max 對(duì)應(yīng)的 mV 值與秤“0”點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 mV 值之和，輸入給儀表行稱量值校準(zhǔn)。 f. 有條件盡量做下對(duì)比驗(yàn)證試驗(yàn)。 ②數(shù)字傳感器 以數(shù)字傳感器為核心的數(shù)字稱重系統(tǒng)，模擬量成為數(shù)字量，秤的儀表和傳感器之間已不是模擬 信號(hào)的連接，而是數(shù)字通訊。儀表接收的是傳感器送出的數(shù)字信號(hào)（脈沖數(shù)列）。每只傳感器具有 各自的地址，儀表通過 RS-485 通信接口，可以直接獲得每只傳感器的原始輸出信號(hào)。數(shù)字傳感器 在制造生產(chǎn)中已經(jīng)用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)力機(jī)行了校準(zhǔn)，它的輸出與標(biāo)準(zhǔn)值是對(duì)應(yīng)的。數(shù)字信號(hào)傳輸基本上 沒有損耗，讀出的值就是實(shí)際測(cè)量值，相對(duì)模擬稱重系統(tǒng)簡便準(zhǔn)確。 數(shù)字稱重系統(tǒng)的儀表都具有免砝碼校準(zhǔn)功能，只要入調(diào)試校準(zhǔn)狀態(tài)，按免（砝碼）校準(zhǔn)功能 鍵（calFREE），入免砝碼校正界面。打開菜單，選中免砝碼校準(zhǔn)，按 OK 鍵，儀表會(huì)自動(dòng)從數(shù)字 傳感器讀取參數(shù)。根據(jù)使用說明書操作，就能十分方便地完成免砝碼校準(zhǔn)工作。當(dāng)然衡器的機(jī)械結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)要良好，符合上述必要條件，才能達(dá)到好效果。 4. 免砝碼校準(zhǔn)標(biāo)定存在的問題和建議 多年來，在有條件的情況下，我們盡量爭取做免砝碼校準(zhǔn)標(biāo)定后的實(shí)物（砝碼 or 家*的重 量塊）對(duì)比驗(yàn)證。結(jié)果是： 模擬稱重系統(tǒng)，免砝碼校準(zhǔn)準(zhǔn)確度為 0.5% ～ 1.0% ； 數(shù)字稱重系統(tǒng)免砝碼校準(zhǔn)的校準(zhǔn)準(zhǔn)確度為 0.4% ～ 0.1% ； 近對(duì)比驗(yàn)證二例如下： 例 1 銅陵臺(tái)廢鋼秤 Max ＝ 60t、d ＝ e ＝ 20kg、 4 只 SLC820-50t 數(shù)字稱重傳感器、 IND570 稱重儀表 免砝碼校準(zhǔn)后，用已知重量（30t）的廢鋼錠，行對(duì)比驗(yàn)證測(cè)試，其結(jié)果是： 因生產(chǎn)不允許做更多次的測(cè)試，三次測(cè)量的重復(fù)性誤差為。 相對(duì)誤差為：（30000 － 29980）÷30000 ＝ 6.6×10 ﹣ 4 即約為萬分之七，優(yōu)于千分之。用 戶十分滿意。 例 2 選定馬鋼 臺(tái)到檢定周期的汽車衡（Max ＝ 100t、e ＝ d ＝ 50kg、8 只 SLC820-50t 數(shù)字 稱重傳感器、IND880 稱重儀表），做免砝碼校準(zhǔn)的效果測(cè)試驗(yàn)證。在對(duì)汽車衡例行維保后，實(shí)施了 免砝碼校準(zhǔn)。隨后用檢衡車和砝碼，按照中準(zhǔn)確度級(jí)秤要求，行后續(xù)檢定。其檢定結(jié)果：偏載、 重復(fù)性、稱量測(cè)試誤差均小于等于允許誤差。 以上二例表明，只要自身品質(zhì)和安裝質(zhì)量良好的數(shù)字稱重衡器， 免砝碼校準(zhǔn)準(zhǔn)確度能達(dá)到 0.1% 水平。 然而，我們所做的免砝碼校準(zhǔn)后的對(duì)比驗(yàn)證，僅是局限在能方便放置砝碼（固定載荷）的衡器 上。但可以放置砝碼（固定載荷）的衡器，般就不會(huì)采用免砝碼校準(zhǔn)。而需要用免砝碼校準(zhǔn)的衡器， 又無法放置砝碼（固定載荷）做免砝碼校準(zhǔn)后的對(duì)比驗(yàn)證。所以目前免砝碼校準(zhǔn)說服力還不夠， 其有效性常遭到質(zhì)疑，難以得到使用人員（非計(jì)量檢定人員）的普遍認(rèn)可，是的問題。 電子天平普遍使用的內(nèi)碼自動(dòng)校準(zhǔn)功能，類似衡器的免砝碼校準(zhǔn)。為什么容易得到認(rèn)可和運(yùn)用 呢？顯然是因?yàn)殡娮犹炱?，可以隨時(shí)方便地用砝碼，行對(duì)比驗(yàn)證。 衡器測(cè)量的是物料，用實(shí)物砝碼行校準(zhǔn)，合理合法，天經(jīng)地義。為了讓用戶看得見，摸得著， 能直觀看到免砝碼校準(zhǔn)的有效性。建議衡器生產(chǎn)廠家提供臺(tái)“演示秤”，現(xiàn)場免砝碼校準(zhǔn)后， 行砝碼（幾噸砝碼可從當(dāng)?shù)亟栌茫?duì)比驗(yàn)證的演示之用。眼見為實(shí)，使家親眼看到免砝碼校準(zhǔn) 的效果如何，其誤差到底是多！ 5. 結(jié)束語 多年來工作實(shí)踐說明，免砝碼校準(zhǔn)，對(duì)于那些無法實(shí)施砝碼校準(zhǔn)的儲(chǔ)罐、容器、料斗、料倉等 場合所應(yīng)用的衡器而言，是種節(jié)省校準(zhǔn)標(biāo)定成本、性比高的校準(zhǔn)方法。我們應(yīng)適時(shí)制定免砝碼 校準(zhǔn)作業(yè)操作指導(dǎo)書，規(guī)范免砝碼校準(zhǔn)工作過程，校準(zhǔn)工作的質(zhì)量。各方共同努力，使其發(fā)揮 應(yīng)有的作用。 |
