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稱重傳感器型式評價中的若干問題

2011-5-11　　閱讀(1897)

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       稱重傳感器型式評價中的若干問題
         浙江省計量科學(xué)研究院 倪守忠
【摘 要】 本文就稱重傳感器型式評價中涉及到的樣機(jī)選擇、產(chǎn)品覆蓋及試驗(yàn)方法進(jìn)行了一些探討，希望引起重視并得于解決。
【關(guān)鍵詞】 稱重傳感器；型式評價；R60建議
一、概述
稱重傳感器作為電子衡器的核心部件列入我國重點(diǎn)管理的計量器具，我國現(xiàn)行的稱重傳感器國家標(biāo)準(zhǔn)及檢定規(guī)程均等效采用法制計量組織（OIML）R60建議。由于種種原因，R60就型式評價時傳感器的選擇及評價過程中個別條款描述不夠清晰，導(dǎo)致我國不同實(shí)驗(yàn)室由于理解不同在稱重傳感器型式評價時采用不同方法進(jìn)行；由此，同一族的稱重傳感器在不同實(shí)驗(yàn)室可能導(dǎo)致不同的評價結(jié)果。由于型式評價涉及對制造企業(yè)許可證的發(fā)放，因此，型式評價應(yīng)當(dāng)盡量規(guī)范統(tǒng)一；下面就型式評價過程中個別條款進(jìn)行探討。
二、稱重傳感器的選擇與覆蓋
R60及我國稱重傳感器檢定規(guī)程對一個包括一組或多組不同秤量和特性的稱重傳感器族進(jìn)行型式評價選擇傳感器時，采用以下三個原則：一是具有*計量性能的傳感器優(yōu)先選擇；即同量程情況下具有較高計量性能的傳感器可以覆蓋具有較低計量性能的傳感器。二是zui小量程傳感器優(yōu)先選擇；即相同計量性能的傳感器中選擇zui小量程傳感器進(jìn)行試驗(yàn)，由較小量程按規(guī)定的倍率向較大量程覆蓋；三是濕度試驗(yàn)及對裝有電子裝置的傳感器的附加試驗(yàn)只對其中一個具有zui嚴(yán)格特性的傳感器進(jìn)行試驗(yàn)。由于傳感器的計量性能取決于傳感器級別、zui大檢定分度數(shù)、zui小檢定分度值、分配系數(shù)、溫度范圍等多個參數(shù)，當(dāng)一個族中各組的傳感器除級別之外其它幾個參數(shù)交叉時很難界定哪個組具有*計量性能或zui嚴(yán)格特性。如，20t C級nmax=3000 Y=12000與20t C級nmax=4000 Y=8000難以界定哪個組的傳感器具有更佳的計量性能，從而導(dǎo)致試驗(yàn)方案不統(tǒng)一。由于我國目前尚未制定國家稱重傳感器型式評價大綱，型式評價依據(jù)檢定規(guī)程進(jìn)行，因此當(dāng)申請產(chǎn)品出現(xiàn)上述情況時同樣會導(dǎo)致試驗(yàn)方案的不一致。
三、稱重傳感器試驗(yàn)后的核算
R60及稱重傳感器檢定規(guī)程要求在試驗(yàn)完成后不僅要按n=nmax進(jìn)行計算，還應(yīng)按n = nmax-500及n = nmax-1000（n≥500）進(jìn)行計算，并核查條件vmin≤v 是否符合，再將計算及核查結(jié)果填到試驗(yàn)結(jié)論匯總表中。
nmax
nmax-500
nmax-1000
試驗(yàn)項目
合格
不合格
合格
不合格
合格
不合格
用n≤nmax檢查計算
核查maxminmaxminnDDv−≤
對上述要求，由于規(guī)范本身未作出清晰的解釋，各技術(shù)機(jī)構(gòu)理解有較大差異；一種理解是：由于zui大允許誤差表為階梯式允許誤差，在臨界點(diǎn)的不連續(xù)，導(dǎo)致同一級別的傳感器在按較大檢定分度數(shù)試驗(yàn)合格的情況下，按較小檢定分度數(shù)試驗(yàn)可能出現(xiàn)不合格，因此需要按較小檢定分度數(shù)進(jìn)行再核算。這一解釋表面上看似乎有一定道理，但仔細(xì)核對R60中C4.4條及匯總表中的檢查項，可以看出由于按nmax-500及nmax-1000計算時vmin越來越大，這意味著匯總表中的檢查項永遠(yuǎn)符合，又何談核查。另外由于正常情況下傳感器的試驗(yàn)曲線是連續(xù)非突變的，因此理論上講誤差曲線也應(yīng)當(dāng)是連續(xù)非突變的；在這種情況下，當(dāng)特定傳感器（舉例C3）按nmax試驗(yàn)計算合格時，按nmax-500及nmax-1000計算出現(xiàn)不合格的概率微乎其微（見圖１）；通過對誤差處于臨界狀態(tài)的眾多傳感器的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算未發(fā)現(xiàn)該情況發(fā)生，這也證明了這一點(diǎn)。實(shí)際上即使存在試驗(yàn)合格的傳感器在核算時不合格，往往是試驗(yàn)數(shù)據(jù)突變造成，這種情況可能是試驗(yàn)設(shè)備等因素帶來的粗大誤差。因此即使存在這種情況也非常偶然，對這種小概率事件通常可以忽略。顯然這種理解不符合R60原意。
圖1 誤差包絡(luò)線
本人曾經(jīng)在對GB/T7551-1997及R60中有關(guān)問題的探討一文中對這一問題進(jìn)行過探討。實(shí)際上，R60這一條款的提出是考慮到對某一zui大檢定分度數(shù)的稱重傳感器實(shí)際使用時可以在不同的測量范圍中進(jìn)行，比如，30t的傳感器用于30t的汽車衡與用于20t的汽車衡其檢定分度值是不同的，為了確保傳感器的計量性能符合衡器要求，要求傳感器測量范圍較小時必須保證條件vmin≤v成立；顯然，檢定分度數(shù)一定時，隨著測量范圍越小，zui小檢定分度值也越來越小，此時需要進(jìn)行核查條件vmin≤v
是否成立。盡管R60進(jìn)行此項核查計算的目的容易理解，但由于相關(guān)條款解釋不夠清晰，因此實(shí)際計算如何進(jìn)行仍是個問題。
針對上述問題，本人提出一種理解及計算方法：
如果將R60 C4.3條中的n=nmax-500及n=nmax-1000（n≥500）中的n直接理解為計算時對應(yīng)的試驗(yàn)試驗(yàn)負(fù)荷而不是計算時所用的zui大檢定分度數(shù)，那么計算核查變得有實(shí)際意義，以示例說明如下：
假定被檢測稱重傳感器為Ｃ級，Emax=20t，Emin=2t，nmax =3000，v=6kg vmin=4.5g；則可按以下步驟計算：
1、按Ｄmax=20t，Ｄmin=2t進(jìn)行試驗(yàn)并計算；
2、按n=nmax-500計算出試驗(yàn)縮小測量范圍后的Ｄ１max＝2500×6=15000kg,此時檢定分度值為v1＝15000kg／3000＝5kg,按此重新計算參比示值并核定各試驗(yàn)點(diǎn)的允許誤差（注意仍按3000分度計算），再判斷是否合格；由于此時vmin＝4.5kg，v1＝5kg，vmin≤v1成立，因此不管計算結(jié)果是否合格結(jié)論均有效；
3、按n=nmax-1000計算出試驗(yàn)縮小測量范圍后的Ｄ１max＝2000×6=12000kg，此時檢定分度值為v1＝12000kg／3000＝4kg，同理重新計算參比示值并核定各試驗(yàn)點(diǎn)的允許誤差，再判斷是否合格；由于此時vmin＝4.5kg，v1＝4kg，vmin≤v1不成立，因此不管計算結(jié)果如何，由于核查條件不符合，計算結(jié)果無效。
由于vmin事實(shí)上反映了一個傳感器在衡器上使用時的適用能力，上述核算實(shí)際上通過模擬該傳感器在規(guī)定的兩段較小測量范圍中的“測試結(jié)果”，來驗(yàn)證該傳感器的這種能力。
四、建議
鑒于稱重傳感器型式評價是事關(guān)對制造企業(yè)生產(chǎn)許可證的發(fā)放，試驗(yàn)評價本身應(yīng)當(dāng)盡量規(guī)范統(tǒng)一；上述分析也只是個人的理解，要解決這一問題，需要業(yè)內(nèi)專家加深理解，協(xié)調(diào)統(tǒng)一認(rèn)識，并結(jié)合我國的現(xiàn)狀制定一個切實(shí)可行的稱重傳感器產(chǎn)品國家型式評價大綱。
作者簡介
作 者：倪守忠 職稱：教授級高工
工作單位：浙江省計量科學(xué)研究院 ：
地 址：杭州天目山路222號5號樓 ：310013

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