本文叙述了本公司主产品秤称重误差所带来的累计价值及为降低称重误差 所采取的措施,分析了 2t电子平台秤和2t机械式地上衡的原理、称重误差来源及称重结果 不确定度。
1.引言
云南驰宏锌锗股份有限公司是大型铅锌冶炼 企业,每年产出主产品电铅和电锌20多万吨,价 值30多亿元。电铅、电锌都是以其重量作为贸易 结算依据。每年近百万吨的物料都是靠秤一秤一秤称出来的,每秤1t左右,每年要称20多万秤, 每一秤的误差如果按国家检定规程的最大允许误 差(±2kg算,每年误差价值600多万元。公司 原使用SGT-2型机械式地上衡(分度值e=1k^ , 后更换为SCS-2型电子平台秤(分度值e=1k^。 深刻体会到,电子秤相对于机械秤,其优点是称 重速度快、误差小、调试校准简单、稳定性好及 可靠性高.
由于一年下来,秤的误差累计价值较高,使用电子秤给我们降低称重误差创造了条件,为此, 我们提出了小误差称重的理念:在每个主产品称 重点配备每个质量1t的大砝码2个;每天称重前 要用大砝码对秤进行检验,秤无显示误差(低于 0.5kg才能称重,否则校准后再称重;一个月检 定校准秤一次,控制秤量误差、偏载误差、重复 性误差低于0.5kg。几年来,我们的主产品秤完全 做到了小误差牴于0.5kg称重。
下面就我们前后使用的2t机械秤和2t电子秤 的称重原理、称重误差和称重结果不确定度进行 分析。
2.称重原理
2.1机械秤
称重原理为杠杆平衡原理,即阻力x阻力臂 =动力x动力臂,阻力可理解为所称重物的重力, 动力可理解为大小游砣的重力。重物的重力通过 秤台传递给第一杠杆重点刀,重点刀所受到力通 过第一杠杆传递给支点刀和力点刀,力点刀所受 到的力又通过各级杠杆传递到计量杠杆,通过移 动计量杠杆上的大小游砣与重物取得平衡,由大 小游砣在计量杠杆的位置最终得到所称重物的质 量。一台秤共计有17把刀子,刀子的性能(刀口 的线性、锋利程度、硬度直接影响着秤的准确 性。由此可看出影响秤计量性能的原因很多、很 复杂,给调校误差带来很大困难。校准效率很低、 精度很难达到0.5kg数量级。称重操作很不便、速 度很慢。
2.2电子秤
称重原理为机(力电转换原理,是典型的 机电一体化组合,是用现代的电子技术、电脑技 术和传感器技术制造而成。重物的重力通过秤台 传递给称重传感器,称重传感器将重物的重力变 换为电信号后传递给仪表,仪表通过放大、A/D转 换、运算、显示,从而得到重物的质量。一台秤 共计有4只称重传感器、一台仪表,称重传感器 和仪表的性能精度直接影响着秤的准确性。 现代的传感器制造技术和电子芯片制造技术可使 称重传感器和仪表达到万分之几的精度。由此, 可看出影响秤计量性能的原因很少。正常情况下, 秤的偏载误差,通过旋转接线盒里的电位器螺丝 就可解决;秤量误差通过启动仪表的校准程序即 可完成,校准简单快捷、精度可达到0.1kg数量 级。无需称重操作,称重速度很快。
3.称重误差来源
3.1机械秤
3.1.1秤的称重误差,包括零点误差和秤量 误差;
3.1.2司磅人员的视角误差,包括分度值估 读误差和计量杠杆处于视准器平衡位置的估读误 差;
3.1.3四舍五入误差;
3.1.4检秤用标准砝码误差;
3.2电子秤
3.2.1秤的称重误差,包括分辨力误差、零 点跟踪误差和秤量误差;
3.2.2化整误差;
3.2.3检秤用标准砝码误差;
4.称重结果不确定度分析
4.1机械秤
4.1.1零点误差引人的不确定度 根据JJG 555-96非自动秤通用检定规程以 下简称“规程”,秤的零点最大允许误差为0.5kg, 属于正态分布,k=3,其B类标准不确定度
4.1.2秤量误差引人的不确定度
根据规程,1t秤量点的最大允许误差为土 2.0kg,属于正态分布,k=3,其B类标准不确定度
4.1.3司磅人员估读分度值误差引人的不确定度
根据计量行业共识,司磅人员估读分度值最 大误差土 0.2e,即土 0.2kg,属于均匀分布,k=根号3,其B类标准不确定度
4.1.4 司磅人员估读计量杠杆处于视准器平 衡位置的误差引人的不确定度
根据实际经验,司磅人员估读计量杠杆距视
4.1.5四舍五入误差引人的不确定度
5.结束语
从几年来的实际情况看,我们完全做到了保 持电子秤的称重误差低于0.5kg,并且难度不大。 主要原因是电子秤计量稳定性、计量重复性好。 检定人员用大砝码校准秤及检斤人员用大砝码检 验秤简单、方便、快捷,劳动强度不大。电子秤 比机械秤称重速度快5倍以上,无需检斤人员像 使用机械秤那样要移动大小游砣、读分度数、估 读分度值、估读计量杠杆平衡、记录称重数据 打丁印机打印;我们使用机械秤也有20多年,从 秤校准误差和称重误差的经验体会可知,要实现 像电子秤这样的小误差称重是根本不可能的