电子秤是利用作用在物体上的重力来确定物体质量的一类计量器具。重力G=mg,质量m不受物体所在地理位置的变化而变,质量m 是一个恒量。重力加速度g值是个可变量,它是物体所受万有引力和地球自转产生的惯性力的合力,随地壳密度、地球维度、所处高度、 大气压力、地壳运动等因素而变化,也就是说随时间和空间位置而变化。我国地域辽阔,维度变化大,这就导致我国的重力加速度g值分 别变化较大。这样就应该在跨地区安装、使用、检定衡器时,对重力加速度g值的变化给予高度重视。下边就电子秤与重力加速度g值之间 的相互关系以及相互影响进行探讨。
1.几个概念性的问题
(1)质量:在物理学中,物体含有物质的 多少叫质量,质量不随物体形状、状态、空 间位置的改变而改变,是物体的基本属性, 也就是说,同一个物体在地球各地质量都 相同。质量通常用m表示。在国际单位制中 质量的单位是千克,即kg。
(2)重力加速度:地球表面附近的物体, 在仅受重力作用时具有的加速度叫做重力 加速度,也叫自由落体加速度,用g表示。
重力加速度是随纬度增大而增大,随海 拔增加而减少,我国地域辽阔,纬度跨度大, 因此重力加速度变化量就较大。通过我国主 要城市重力加速度一览表(见表1),不难看 出重力加速度g值最大变化量为0.02302。这 就要求我们当电子秤跨地域使用和检定时必 须重视重力加速度g值的影响。
(3)电子秤的工作原理:当被称重物 置于秤台上时,在重力作用下,秤台将重力 传递至称重传感器,使称重传感器的弹性 体产生变形,输出与质量成正比的电信号, 经放大器将信号放大,然后经过A/D转换 为数字信号,再经仪表的微处理器(CPU)对 质量信号进行处理后直接显示质量值。
(4)重力:是由于地球的吸引而使物体 受到的力,叫做重力,生活中常把物体所受 重力的大小简称为重量。质量与重量是完 全不同的,不应混淆。重力的单位是N,表示 符号位G,公式为:G = mg.m是物体质量,g 为当地重力加速度。
通过以上几个概念的定义,我们可以 得出这样的结论:根据电子秤的工作原 理,电子秤上物体的质量示值和重力G成 正比,重力G = mg,根据质量和重力加速度 的定义,质量m不随物体形状、状态、空间位 置的改变而改变, 重力加速度是随纬度增 大而增大,随海拔增加而减少,我国地域辽 阔, 纬度跨度大, 因此重力加速度变化量就 较大。也就是说同一个物体,从甲地到乙 地,它的重力G变不变化取决于甲乙两地的 重力加速度g的变化,从而说明电子秤上 物体的质量示值也与重力加速度g成正比 关系。我国幅员辽阔,南北距离大,地势高 低不平,这些对造成了我国重力加速度值 的差异。正是由于我国各地重力加速度数 值的不同,对电子秤与重力加速度关系的研 宄就显得尤为主要。下面我从使用经检定 合格的标准器跨地检定电子秤重力加速 度对检定示值的影响和检定合格的电子秤, 异地使用时重力加速度对示值的影响 两方面进行分析论证。
2检定方法一:使用经检定合格的标准器 跨地检定电子秤重力加速度对检定示值 的影响
2.1检定条件
用黑龙江省七台河市的检衡车,装载有 10个型号为1000 kg的m12等级砝码,对位于 上海的型号为SCS-10,最大秤量为 10000 kg,检定分度值为5 kg,己经过上海本 地检定机构检定合格的电子汽车衡进行检 定。
七台河市的重力加速度g七台河=9.8066。
上海市的重力加速度g上海=9.7946。
2.2用检衡车跨地域检定大型衡器, 重力加 速度对检定示值的影响分析
对上海的型号为SCS-10,最大秤量为 10000 kg,检定分度值为5 kg电子汽车衡进 行检定,当用上海本地的10000 kg砝码检定 合格时,根据电子汽车衡工作原理, 10000 kg砝码产生的重力为:G = mg上海 =97946 N,由此产生的变形经过处理后仪 表显示的质量值为10000 kg。当用黑龙江省 七台河市的检衡车进行检定时, 根据质量 的定义,质量是不随空间的改变而改变的, 也就是说,七台河市检衡车上的10000 kg砝 码到达上海后质量m不变,因为检定地点在 上海,g为上海的重力加速度9.7946,由它 产生的重力G=mg上海,也是97946 N,最终 仪表显示的质量值还是10000 kg。
2.3 结论
由此我们可以得出结论,用检衡车跨 地域检定大型电子秤,由于质量不随地点、空 间的改变而改变, 重力加速度值都为当地 的示值, 产生的重力相同, 质量示值也就相 同。因此重力加速度对检定示值没有影响。
3.检定方法二:一台检定合格的电子衡器, 异地使用时重力加速度对示值的影响分 析:
3.1检定条件
上海的型号为ACS-30,最大秤量为 30 kg,检定分度值为10 g电子计价秤检定 合格后,把它拿到黑龙江省七台河市,在 20 kg秤量点进行检定。
七台河市的重力加速度g七台河=9.8066。 上海市的重力加速度g±lS=9.7946。
—地检定合格的电子秤,异地使用时 重力加速度对示值的影响分析:
在上海用20 kg秤量进行检定时,产生 的重力G上海=mg上海=195.892 N,在此重力作 用下产生的质量示值为20 kg,检定合格。
在七台河用20 kg秤量进行检定时,产生 的重力G七台河=mg七台河=196.132 N,经过换算, 在此重力作用下产生的质量示值为20.02 kg。 此电子计价秤在20 kg秤量时的允许误差为 ±10 g,而此时该秤误差为+ 20 g,通过检 定,该秤不合格。
3.3结论
由此我们可以得出结论,一地经检定 合格的电子秤,在异地使用时重力加速度对 示值具有较大的影响,异地使用时实际误差将增大。当重力加速度相差较大时,一地 检定合格的电子秤跨地使用时,实际误差有 可能超过允许误差。这就要求电子秤生产厂 家对异地销售的电子秤应进行重力加速度的 修正,而某一地区的电子秤经销商也应对销 售的电子秤在销售前进行标定,以解决重力 加速度g值的变化带来的影响。
经过以上两种检定方法检定后,我们 最终得出结论,当用经检定合格的标准器进行跨地检定时,重力加速度对检定示值 没有影响。在一地经检定合格的电子秤, 异地使用时重力加速度对示值具有较大的 影响, 当重力加速度相差较大, 实际误差超 过允许误差时,须用当地经检定合格的标 准器重新标定后,经当地检定部门检定合 格后方可使用。