探討檢定電子汽車衡的1000kg砝碼搬運問題 —— 關(guān)于對搬運砝碼機械化解決方案的探討 [摘 要 ] 本文通過對 1000kg（組合） 砝碼質(zhì)量值測量結(jié)果不確定度的評定，認(rèn)證了使用 1000kg（組合） 砝碼的理論依據(jù)，論證了用叉車叉運 1000kg（組合） 砝碼，實現(xiàn)檢定電子汽車衡搬運砝碼機械化的可行性。 1 搬運砝碼機械化解決方案的回顧
隨著我縣經(jīng)濟的發(fā)展，電子汽車衡已取替?zhèn)鹘y(tǒng)機械秤 （地秤） 的使用。根據(jù) JJG 539-97 《數(shù)字指示秤》 計量檢定規(guī)程的要求，我所經(jīng)多年的努力，購置了 M 1 等級 20kg 砝碼 60t。在檢定電子汽車衡時，砝碼都是由人力來搬運的，但由于人員體力有限，受砝碼停放在秤面上時間過長等因素的限制，直接影響了檢定結(jié)果。如何檢定質(zhì)量，充分利用已有的標(biāo)準(zhǔn)資源，2006 年我們采用“搬運砝碼機械化解決方案”，即用叉車叉運用M 1 等級 20kg砝碼組合成的 1000kg（組合） 砝碼行檢定，了檢定質(zhì)量、節(jié)省人力且提高了工作效率。經(jīng)多年來的實踐，對檢定結(jié)果沒發(fā)生何異議，得到用戶和生產(chǎn)廠家的認(rèn)可和歡迎。 2 1000kg （組合） 砝碼
1000kg（組合）砝碼就是將 45 個 M 1 等級20kg 砝碼（900kg）裝入個經(jīng)質(zhì)量值標(biāo)定（100kg）的特制箱體中，組合成個噸砝碼（便于叉車叉運），即由 20kg 砝碼 45 個和箱體兩部分組成。 2.1 箱體
2.1.1 箱體的設(shè)計和制作20kg 砝碼在箱體內(nèi)的擺放是每層 15 個 （5×3），擺 3 層共計 45 個。箱體的幾何尺寸，按照砝碼擺放后的尺寸設(shè)計為長方六面體。箱體框架用 5 ＃ 、6 ＃ 角鋼焊接成長方六面體，用 4m m 厚鋼板焊接在框架底部，用 1.8m m 厚鋼板將箱體框架上面和兩個側(cè)面與底部鋼板封閉焊接，箱體框架兩端開口，砝碼由此處裝入箱體內(nèi)，用4 ＃ 角鋼和 1.8m m 厚鋼板按照兩端口尺寸做兩個側(cè)門，用鑼絲將兩側(cè)門分別緊固在兩端口的框架上，在側(cè)門與框架的接觸面之間，用膠條做密封墊，在固定側(cè)門時將其壓緊，此時的箱體便是個封 閉的箱體。在箱體底板下面兩端焊上 2 根 8 ＃ 槽鋼做底腳，便于叉車叉入。 2.1.2 箱體的技術(shù)要求 2.1.2.1 箱體的質(zhì)量允差箱體的質(zhì)量標(biāo)稱值為 100kg，準(zhǔn)確度等級為 M 1等級，根據(jù) JJG 99-2006 《砝碼》 檢定規(guī)程的要求，其質(zhì)量允差的值為 5g。 2.1.2.2 箱體質(zhì)量值的調(diào)整為調(diào)整箱體的質(zhì)量值，做配重管，選相應(yīng)長度和直徑的鐵管，端封閉焊死，另端焊接螺絲帽，用螺絲封閉，管的內(nèi)腔做為箱體質(zhì)量值的調(diào)整腔。在 20kg 標(biāo)準(zhǔn)砝碼放入箱體內(nèi)后，配重管放入砝碼的間隙中，配重管的重量不于 1kg。 2.1.2.3 箱體的焊接
箱體全部采用優(yōu)質(zhì)鋼材焊接而成，確保箱體度，需按設(shè)計圖紙行生產(chǎn)。焊接應(yīng)牢固，焊口應(yīng)平整，焊渣應(yīng)除凈，表面護(hù)板與框架的焊接不應(yīng)有斷焊、漏焊，側(cè)門密封壓條應(yīng)壓緊，確保凡影響箱體質(zhì)量值的物質(zhì)不能入箱體內(nèi)。
2.1.2.4 箱體的除銹處理箱體焊接成品后應(yīng)做防銹處理，箱體內(nèi)外應(yīng)先除銹，涂以底漆，表面再涂以油漆，漆膜應(yīng)色澤均勻，不應(yīng)有漏涂、氣泡、露底和劃傷等。 2.1.2.5 箱體的檢定標(biāo)記在箱體兩側(cè)門的對邊角鐵上與鄰近的緊固螺絲上各鉆兩個 φ3 的小孔，以備鉛封用。待砝碼、箱體后，將 45 個 20kg 砝碼裝入箱體內(nèi)，兩個側(cè)門安裝好，經(jīng)檢驗人員檢驗后，用封鉗將檢定標(biāo)記“封”在備鉛封處封上。
2.1.3 箱體質(zhì)量值的標(biāo)定
我們按 M 1 等級砝碼的準(zhǔn)確度等級對箱體質(zhì)量值行標(biāo)定。為此，我們特購置了臺秤量為100kg、分度值為 1g 的 II級電子天平 （質(zhì)量比較儀） 和 F 2 等級 20kg標(biāo)準(zhǔn)砝碼 4 個，將計量標(biāo)準(zhǔn) F 2等級砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置的測量量限由 20kg 擴到100kg。箱體質(zhì)量值的標(biāo)定是采用單次替代法，在標(biāo)準(zhǔn)電子天平 （質(zhì)量比較儀，以下簡稱“天平”） 上放置與箱體同標(biāo)稱質(zhì)量值的 F 2 等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼，讀取示值后，采用閃變點的方法，添加小砝碼，計算化整前示值，即為標(biāo)準(zhǔn)砝碼的示值。然后取下標(biāo)準(zhǔn)砝碼，放上被測箱體，并按上述方法測量和計算化整前示值，即為箱體質(zhì)量值的示值。箱體質(zhì)量值化整前示值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼化整前示值應(yīng)相等。如不相等，添減小重物，其誤差值不應(yīng)過 5g。標(biāo)定所添加的小重物應(yīng)放在配重管內(nèi)。
2.1.4 箱體質(zhì)量值測量結(jié)果不確定度的評定
2.1.4.1 概述
2.1.4.1.1 測量依據(jù)：JJG 99-2006 《砝碼》 計量檢定規(guī)程
2.1.4.1.2 環(huán)境條件：溫度為常溫，相對濕度不于 80% 。
2.1.4.1.3 測量標(biāo)準(zhǔn)：F 2 等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼，測量范 圍 100kg， 由 規(guī) 程 中 給 出 允 許 誤 差|M PE|=1.6g，則擴展不確定度 U 不 于 0.53g，k=2。
2.1.4.1.4 被測對象：100kg箱體質(zhì)量值。2.1.4.1.5 測量方法：箱體質(zhì)量值的測量是采用單次替代法，在標(biāo)準(zhǔn)電子天平上放置與箱體同標(biāo)稱質(zhì)量值的 F 2 等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼，讀取示值后，采用閃變點的方法，添加小砝碼，計算化整前的示值，即為標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量值的示值。然后取下標(biāo)準(zhǔn)碼，放上被測箱體，并按上述方法測量和計算化整前的示值，即為箱體質(zhì)量值的示值。箱體質(zhì)量值的示值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量值的示值之差加上標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量值，即為箱體質(zhì)量值的測量結(jié)果。 2.1.4.2 數(shù)學(xué)模式
m=m s +d式中：
m—— — 箱體質(zhì)量值；
m s —— — F 2 等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量值；
d—— — 被測箱體質(zhì)量值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量值的差值。
2.1.4.3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定
2.1.4.3.1 輸入量 m s 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（m s ）的
評定輸入量 m s 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用 B 類方法行評定根據(jù) JJG 99-2006《砝碼》檢定規(guī)程中給出的 F 2等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼 100kg 的允許誤差 |M PE|=1.6g，其擴展不確定度 U 不于 0.53g，含因子 k=2。
=0.10，則自由度 ν eff =502.1.4.3.2 輸入量 d 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（d）的評定輸入量 d 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（d） 由 3 個標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項構(gòu)成 a) 天平測量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項 u（d1）可以通過連續(xù)測量得到測量列，采用 A 類方法行評定。本實驗在Ⅱ級 100kg 電子天平 （質(zhì)量比較儀）
上，在重復(fù)性條件下連續(xù)測量箱體 10 次，得到如
下測量列 （化整前示值）：100.0001、100.000、
100.0002、100.0001、100.000、100.000、100.0001、
100.0002、100.0002、100.0001（kg）。x=100.0001（kg）
用同箱體在不同時間，在重復(fù)性條件下連續(xù)測量 10 次，分別得到 3 組測量列，每組測量列分別按上述方法計算得到單次實驗標(biāo)準(zhǔn)差如下： b） 測天平鑒別力的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項 u（d 2 ）標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項 u（d 2 ）采用 B 類方法行評定
在 100kg 電子天平上加 1.4g 小砝碼,測天平鑒
別力。 《砝碼》 檢定規(guī)程中給出允許誤差
|M PE|=0.55m g，其擴展不確定度不于 0.2m g，含因子 k=2，則u（d 2 ）=0.2m g／2=0.1m g=0.0001g估計Δu（d 2 ）u（d 2 ）為 0.10，則自由度 ν eff =50
c） 為使天平平衡添加標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引起的標(biāo)準(zhǔn)
不確定度分項 u（d 3 ）
標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項 u（d 3 ）采用 B 類方法行評
定測 100kg箱體質(zhì)量值時，可能添加 5g小砝碼，《 砝 碼 》檢 定 規(guī) 程 中 給 出 允 許 誤 差|M PE|=0.5m g，其擴展不確定度不于 0.17m g，含因子 k=2，則u（d 3 ）=0.17m g／2=0.085m g=0.000085g估計Δu（d 3 ）u（d 3 ）
為 0.10，則自由度 ν eff =50
2.1.4.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定
2.1.4.4.1 靈敏系數(shù)
數(shù)學(xué)模型 m=m s +d；
m鄣d=1。2.1.4.4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表 （如表 1 所示）
標(biāo)準(zhǔn)不確定標(biāo)準(zhǔn)砝碼
-標(biāo)準(zhǔn)天平測量重復(fù)性測量標(biāo)準(zhǔn)天平分度值標(biāo)準(zhǔn)小砝碼使標(biāo)準(zhǔn)天平平衡添加標(biāo)準(zhǔn)小砝碼不確定度來標(biāo)準(zhǔn)不確/c i u （ x i ）（ g ）表 1E xam ination Test檢驗測試
2.1.4.4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算輸入量 m s 與 d 彼此獨立不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得到：u c （m）= c 1 u（m s
? ?）2 + c2 u（d? ?）2姨=0.292（g）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度ν eff =u c 4 （m）c 1 u（m s? ?）4ν（m s ）+c 2 u（d? ?）4ν（d）=67合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度有效自由度 ν eff =67 （取有效自由度 ν eff 為 50） 2.1.4.5 擴展不確定度的評定取置信概率 P=95% ，按有效自由度 ν eff =50，查
t分布表得：k p =t 95 （50）=2.01，則擴展不確定度為：U 95 =t 95 (50)×u c (m )=2.01×0.292g=0.587g2.1.4.6 測量不確定度的報告與表示100kg 箱體質(zhì)量值測量結(jié)果的擴展不確定度為；U 95 =0.587g ν eff =50
2.2 1000kg（組合） 砝碼質(zhì)量值測量結(jié)果不確定度的評定
2.2.1 概述 2.2.1.1 測量依據(jù)：JJG 99-2006 《砝碼》 計量檢定規(guī)程。 2.2.1.2 環(huán)境條件：溫度為常溫，相對濕度不于 80% 。 2.2.1.3 測量標(biāo)準(zhǔn)：F 2 等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼，測量范圍 20kg～100kg，依據(jù) JJG 99-2006 《砝碼》 檢定規(guī)程給出擴展不確定度：20kg 標(biāo)準(zhǔn)砝碼 U=0.1g,k＝2；100kg標(biāo)準(zhǔn)砝碼 U＝0.53g，k＝2。2.2.1.4 被測對象：因 1000kg（組合） 砝碼是由 45 個 M 1 等級 20kg 砝碼和 100kg 箱體組合而成的，需分別測量 20kg 砝碼質(zhì)量值和 100kg 箱體質(zhì)量值。 2.2.1.5 測量方法
a） 對 20kg 砝碼的測量，在秤量 20kg 的F 2 等級砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置上行測量，測量采用單次替代法。在分度值為 100m g、秤量為 20kg 的六級機械天平上，將 F 2 等級砝碼直接對測量同標(biāo)稱質(zhì)量值的被測砝碼，可得到標(biāo)準(zhǔn)砝碼與被測砝碼之間的差值，將差值的算術(shù)平均值加上 F 2等級砝碼的質(zhì)量值即為被測砝碼的質(zhì)量值。b） 對 100kg 箱體的測量，在秤量 100kg的 F 2 等級砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置上行測量，測量采用單替代法，測量方法按照 2.1.4.1 中的 2.1.4.1.5 款的論述，測得被測箱體的質(zhì)量值。 2.2.2 數(shù)學(xué)模式m=m 20 ×45+m 箱式中：M —— — 1000kg（組合） 砝碼質(zhì)量值；m 20 —— — 單個 20kg砝碼質(zhì)量值；m 箱—— — 箱體質(zhì)量值。
2.2.3 輸入量標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定 2.2.3.1 輸入量 m 20 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（m 20 ）的
評定按 2.1.4 款“箱體質(zhì)量值測量結(jié)果不確定度的評定”方法，得出 20kg 砝碼質(zhì)量值測量結(jié)果的擴展不確定度 U95＝0.22g，有效自由度 ν eff =50，k=2，則：標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(m 20 )＝0.22g／2＝0.11g。2.2.3.2 輸入量 m 箱的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（m箱 ）的評定根據(jù) 2.1.4 款“箱體質(zhì)量值測量結(jié)果不確定度的評定”的結(jié)果：箱體質(zhì)量值測量結(jié)果的擴展不確定度 U 95 ＝0.587g，有效自由度 ν eff ＝50，k=2，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（m箱 ）＝0.587g/2＝0.293g
2.2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定 2.2.4.1 靈敏系數(shù)數(shù)學(xué)模型：m ＝m 20 ×45＋m箱靈敏系數(shù)：c 1 ＝鄣m鄣m s=1 c 2 =鄣m鄣d
=12.2.4.2 合成不確定度分量匯總及計算 （如表2 所示）表 2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u （ xi ）u （ m 20 ）u （ m 箱 ）不確定度來源0kg 砝碼質(zhì)量值箱體質(zhì)量值標(biāo)準(zhǔn)不確定度（ g ）0.11×450.293cic i u （ x i ）（ g ）0.11×450.293ν i5050E xam ination Test檢驗測試 2.2.4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算輸入量 m 20 與 m箱 彼此獨立不相關(guān)，所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u c 2 （m）=[u（m 20 ）×45]2 +u 2（m箱 ）u c （m）= u（m 20 ）4
? ?52 +u 2（m箱 ） 姨=4.96g2.2.4.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度ν eff =u c 4 （m）{c 1 [u（m 20 ）×45]ν（m 20 ）+c 2 u（m 箱? ?）4ν（m 箱 ）=51合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度有效自由度 ν eff =51，取有效自由度 ν eff 為 50。2.2.5 擴展不確定度的評定取置信概率 p=95% ，按有效自由度 ν eff =50，查t分布表得 k p =t 95 （50）=2.01，則擴展不確定度為：U 95 =t 95 (50) ·u c (m)=2.01×4.96g=9.97g2.2.6 測量不確定度的報告與表示1000kg（組合） 砝碼質(zhì)量值測量結(jié)果的擴展不確定度為：U 95 ＝9.97g ν eff ＝50根據(jù) JJG 99-2006 《砝碼》 計 量檢定規(guī)程“5.2 擴展不確定度”的要求，“在規(guī)定的準(zhǔn)確度等級內(nèi)，任何個質(zhì)量標(biāo)稱值為 m 0 的單個砝碼，其折算質(zhì)量的擴展不確定度，U（k=2），應(yīng)不于表 1 中相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的允許誤差值的三分之。”查表 1，M 1 等級 1000kg 砝碼允許誤差值 |M PE|為 50g，其 1／3 |M PE|=16.7g。經(jīng)上述評定，1000kg （組合） 砝碼的擴展不確定度 U=9.97g，U＜1／3 |M PE|，符合 M 1等級砝碼的要求。 2.3 1000kg（組合）砝碼可做檢定電子汽車衡的砝碼根據(jù) JJG 539-97 《數(shù)字指示秤》 計量檢定規(guī)程“3.7 檢定標(biāo)準(zhǔn)器”的要求，“3.7.1 砝碼：檢定用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼誤差，應(yīng)不于秤相應(yīng)秤量允許誤差的 1／3.”下面以檢定秤量 30t電子汽車衡為例行論述。秤量 M ax為 30t，小分度值 e=10kg，分度數(shù) n=3000，其各個稱量段的允許誤差分別為：稱量 0.2t～5t時，誤差≤5kg；稱量 5t～20t時，誤差≤10kg；稱量 20t～30t時，誤差≤15kg。按秤量時的允許誤差 15kg 計算：檢定用的標(biāo)準(zhǔn)砝碼誤差應(yīng)小于 15kg／3=5kg。其組1000kg（組合） 砝碼誤差值應(yīng)為 3U:9.97g×3=29.91g，檢定秤量 30t時，需用 30組 1000kg（組合） 砝碼，其允許誤差為：29.91×30=897.3g≈0.9kg,所以砝碼的誤差（0.9kg） 遠(yuǎn)小于秤量時允許誤差的三分之(5kg)。1000kg（組合） 砝碼的準(zhǔn)確度符合檢定規(guī)程要求，可用做叉車叉運的檢定電子汽車衡的砝碼。 3 結(jié)束語
我所依據(jù) JJG 2053-2006 《質(zhì)量計量器具》 家計量檢定系統(tǒng)表和 JJG 99-2006 《砝碼》 計量檢定規(guī)程，建立了量限為 200g～100kg 的 F 2 等級砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置社會公用計量標(biāo)準(zhǔn)，可開展量值為200g～100kg，M 1 等級砝碼的量值傳遞工作，為1000kg（組合） 砝碼建立了朔源關(guān)系。以上通過對 M 1 等級 1000kg（組合） 砝碼質(zhì)量值測量不確定度的評定，論證了其用于用叉車叉運的檢定電子汽車衡 1000kg（組合） 砝碼的理論依據(jù)和可行性。搬運砝碼機械化解決方案從 2006 年實施以來，無論社會效益還是工作效益，其效果非常好，特別是充分利用了已有的 M 1 等級 20kg砝碼的標(biāo)準(zhǔn)資源，以較小的投資實現(xiàn)了較高的效益。以上是我們用叉車叉運 1000kg（組合） 砝碼，實現(xiàn)檢定電子汽車衡搬運砝碼機械化的做法和用于檢定電子汽車衡可行性的論證及探討，請和同志們批評指正。  |
