一、前言
OIMLR76-1《非自動(dòng)衡器》(2006E)是一部包含所有非自動(dòng)衡器的技術(shù)性文件,涵蓋了最高等級(jí)的特種準(zhǔn)確度衡器直至普通準(zhǔn)確度等級(jí)的不小于 100e 分度的衡器,既規(guī)定了法制管理 的非自動(dòng)衡器的計(jì)量要求和技術(shù)要求,又提供了標(biāo)準(zhǔn)化的要求和試驗(yàn)程序,以統(tǒng)一和可溯源的 方法來(lái)評(píng)價(jià)非自動(dòng)衡器的計(jì)量特性和技術(shù)特性。
高準(zhǔn)確度等級(jí)衡器通常是指“特種準(zhǔn)確度等級(jí)(I 級(jí))”和“高準(zhǔn)確度等級(jí)(Ⅱ級(jí))”兩類,在我國(guó)通常被稱為“天平”。我們翻閱 R76-1《非自動(dòng)衡器》(2006E 版)的國(guó)際建議,從中發(fā) 現(xiàn)針對(duì)高等級(jí)衡器方面許多規(guī)定,特別是一些小秤量的高分度數(shù)衡器,有明確的規(guī)定,卻不能 執(zhí)行。本文就 OIML R76 國(guó)際建議中的關(guān)于“特種準(zhǔn)確度等級(jí)”衡器的規(guī)定,進(jìn)一步展開(kāi)討論。
二、R76-1 中關(guān)于高等級(jí)衡器方面的規(guī)定 在 R76-1《非自動(dòng)衡器》國(guó)際建議中,可以找到不少關(guān)于不適用高等級(jí)衡器試驗(yàn)的規(guī)定,以下是我們從建議的正文和幾個(gè)附錄中檢索到的部分內(nèi)容。
1.在 3.2 衡器分級(jí)的表 3 中: *由于試驗(yàn)載荷的不確定度原因,通常不宜對(duì) e<1mg 的衡器進(jìn)行試驗(yàn)和檢定。
2.在 3.4.2 檢定分度值中: 檢定分度值e由下列表達(dá)式確定: d<e£ 10 d 按此規(guī)則計(jì)算e值的例子 d = 0.1 g 0.2 g 0.5 g e = 1 g 1 g 1 g e = 10 d 5 d 2 d 2 此要求不適用于d<1 mg的 I 級(jí)衡器,其中e = 1mg,d<1 mg的e值的例子。 d = 0.01 mg 0.02 mg 0.05 mg < 0.01 mg e = 1 mg 1 mg 1 mg 1 mg e = 100 d 50 d 20 d > 100 d
3.在 3.8.2.2、A.4.8.2 數(shù)字示值的鑒別力試驗(yàn)中: 在平衡穩(wěn)定的衡器上,輕緩地加放或取下一個(gè)等于實(shí)際分度值 1.4 倍的附加載荷,此時(shí)的 示值應(yīng)明顯地改變。該要求僅適用于 d ≥ 5 mg 的衡器。
4.在 5.3.2 中:除 3.9 條外,電子衡器在溫度范圍的上限和 85%的相對(duì)濕度下應(yīng)符合要求。 該要求不適用Ⅰ級(jí)衡器和 e 小于 1 g 的Ⅱ級(jí)衡器。 本文注:3.9 條是“由影響量和時(shí)間引起的變化”。
5.在 5.3.3、B.4 中:除Ⅰ級(jí)衡器以外的電子衡器,電子衡器均應(yīng)進(jìn)行 5.4.4 規(guī)定的量程 穩(wěn)定性試驗(yàn)。
6.在 A.4.11 示值隨時(shí)間變化(僅適用于Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)或 IIII 級(jí)衡器)。
7.在 A.5.1 傾斜(僅適用 II, III 和 IIII 級(jí)衡器)。
8.在 A.5.2 預(yù)熱時(shí)間試驗(yàn): 對(duì)于 I 級(jí)衡器,在接通電源后應(yīng)對(duì)操作手冊(cè)規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間進(jìn)行觀察。
9.在 A.6 耐久性試驗(yàn)中: 注:僅適用于Max £100 kg的 II、 III 和 IIII 級(jí)衡器。
10.在 B.2 濕熱穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)中: 注:不適用于 I 級(jí)衡器和 e 小于 1g 的 II 級(jí)衡器。
11.在 C.3.1.1 高增益和低增益時(shí)的試驗(yàn)中:如果每個(gè)檢定分度值對(duì)應(yīng)的最低輸入信號(hào)電壓十分小,例如小于或等于 1μ V/e,可能很 難找到合適的模擬器或稱重傳感器用于確定線性。
三、對(duì)于 R76 相關(guān)內(nèi)容的理解
1.在衡器分級(jí)時(shí)就明確指出:由于試驗(yàn)載荷的不確定度原因,通常不宜對(duì) e<1mg 的衡器 進(jìn)行試驗(yàn)和檢定。 我們查看了國(guó)外多家天平制造企業(yè)的說(shuō)明書(shū),其特種準(zhǔn)確度等級(jí)衡器的“可讀性”是 0.1mg (查找了說(shuō)明書(shū)中所有計(jì)量指標(biāo),沒(méi)有看到“檢定分度值”這個(gè)指標(biāo)),這個(gè)“可讀性”是否 是可以作為檢定分度值?如果將可讀性指標(biāo)作為檢定分度值進(jìn)行使用,按照以上規(guī)定可以不進(jìn) 3 行試驗(yàn)和檢定了。
2.在 JJG2053-2016《質(zhì)量計(jì)量器具檢定系統(tǒng)表》明確指出,每一等級(jí)砝碼向下一等級(jí)砝 碼傳遞量值時(shí),都是“在相應(yīng)準(zhǔn)確度的基準(zhǔn)衡量?jī)x器(建議翻譯為:衡器)上,采用直接比較 法或組合比較法”進(jìn)行的。是否可以這樣理解:包括高等級(jí)砝碼在內(nèi),沒(méi)有相應(yīng)的衡器可以直 接稱量出砝碼的質(zhì)量值,只有采用比較法進(jìn)行傳遞量值。那么那些號(hào)稱百萬(wàn)分之一(嚴(yán)格意義 上說(shuō),是一百萬(wàn)分度數(shù))的天平,其準(zhǔn)確度目前是沒(méi)有辦法采用直接比較法傳遞。究其原因, 可能沒(méi)有可溯源的砝碼或更高等級(jí)的計(jì)量器具。
3.從國(guó)際建議中的以上十幾條規(guī)定,給我們一個(gè)這樣的信號(hào):越高等級(jí)的衡器需要進(jìn)行的 試驗(yàn)項(xiàng)目越少。我們?cè)趯?duì)中準(zhǔn)確度等級(jí)(Ⅲ級(jí)秤)和普通準(zhǔn)確度等級(jí)(IIII 級(jí)秤)進(jìn)行型式 評(píng)價(jià)試驗(yàn)時(shí),應(yīng)該進(jìn)行:置零、稱量性能、除皮性能、重復(fù)性、偏載、鑒別力、傾斜、示值隨時(shí)間變化、預(yù)熱時(shí)間、溫度性能、電壓變化、耐久性、濕熱穩(wěn)態(tài)、抗干擾性能、量程穩(wěn)定性等 15 個(gè)項(xiàng)目之多的試驗(yàn)。
而根據(jù)以上規(guī)定高等級(jí)電子衡器可以不進(jìn)行以下一些關(guān)鍵項(xiàng)目的試驗(yàn), 例如:鑒別力、預(yù)熱時(shí)間、溫度性能、量程穩(wěn)定性、示值隨時(shí)間變化、傾斜、耐久性、濕熱穩(wěn) 態(tài)等 8 項(xiàng)。 同樣是電子衡器,不論是低準(zhǔn)確度等級(jí),還是高準(zhǔn)確度等級(jí)在使用過(guò)程中都不可避免地受 到周圍環(huán)境因素對(duì)衡器性能的影響,只是影響的程度不同而已。雖然高準(zhǔn)確度等級(jí)電子衡器對(duì) 環(huán)境要求比較高,但是還是有一定范圍的,從嚴(yán)格意義上講,不通過(guò)符合使用環(huán)境條件下相關(guān) 項(xiàng)目的試驗(yàn),是無(wú)法判定一臺(tái)衡器產(chǎn)品在不同的使用環(huán)境下,是否能夠達(dá)到規(guī)定的計(jì)量要求和 技術(shù)要求的。除非在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就要求選擇高等級(jí)的元器件,比如選擇“工業(yè)級(jí)”的,或者選 擇“軍用級(jí)”的。
4.在環(huán)境影響因素中,還有一種影響因子就是“大氣壓力”的影響。只要不是在真空裝置 中,大氣壓的變化就會(huì)對(duì)稱量性能產(chǎn)生影響??諝飧×?duì)高準(zhǔn)確度等級(jí)電子衡器的影響,遠(yuǎn)遠(yuǎn) 高于其它等級(jí)的衡器,但是在國(guó)際建議中也僅僅在 A.4.1.1 正常試驗(yàn)條件中提了一句話:“進(jìn) 行必要的修正”,不知這個(gè)“修正量”是如何界定?
在 A.5.3.1 靜態(tài)溫度試驗(yàn)中指出:“對(duì) I 級(jí) 衡器,應(yīng)考慮大氣壓力的變化”,而沒(méi)有要求在一定范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn),那么這個(gè)應(yīng)考慮大氣壓 力的變化的溫度和濕度范圍又如何界定?如果是與其他等級(jí)的溫度和濕度范圍相同,則應(yīng)該明 確。而 R111 在試驗(yàn)砝碼時(shí)就考慮到一定溫度、相對(duì)濕度下空氣密度的影響問(wèn)題。
5.從 3.4.3 條中的例子我們可以清楚看到,“e=1mg”的 I 級(jí)衡器其檢定分度值 e,可以等 于 20d、50d、100d,甚至可以大于 100d。這樣給我們一個(gè)直觀的印象,即分度值選擇的越小, 衡器的準(zhǔn)確度就越高。可是在對(duì)待Ⅲ級(jí)、IIII 級(jí)衡器的實(shí)際分度值與檢定分度值時(shí),卻只允 許 e=d,其理由是:“分度值細(xì)分之后,稱量結(jié)果可能會(huì)影響消費(fèi)者的利益”。而 I 級(jí)、Ⅱ級(jí)衡 器可以有輔助指示裝置,可以將檢定分度值 e 盡可能地細(xì)分,難道細(xì)分之后就能夠保證該衡器的稱量準(zhǔn)確度嗎?
我們認(rèn)為如果對(duì)于 I 級(jí)、Ⅱ級(jí)電子衡器來(lái)講,檢定分度值 e 細(xì)分之后能夠 確保稱量準(zhǔn)確度,那么對(duì)于Ⅲ級(jí)、IIII 級(jí)電子衡器,將檢定分度值 e 細(xì)分之后也是可以保證 稱量準(zhǔn)確度的。因?yàn)槌瞬糠植捎?ldquo;電磁力平衡式稱重傳感器”的 I 級(jí)電子衡器外,目前電 子衡器基本上都是采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器作為力電轉(zhuǎn)換裝置的。
如果說(shuō)有影響稱量性能的問(wèn)題,兩種類型的傳感器雖然影響大小不完全相同,但對(duì)于細(xì)分后必須保證稱量準(zhǔn)確度的要求 上應(yīng)該是相同的,所不同的僅僅是允許使用的溫度范圍不同而已。
6.是否可以這樣理解,一臺(tái)電子衡器的檢定分度數(shù)為 3000e,按照 e=100d 的比率,“可讀 性”就是 30 萬(wàn)的 I 級(jí)電子衡器,就可以免于進(jìn)行溫度、濕熱穩(wěn)態(tài)、量程穩(wěn)定性等等一系列的試驗(yàn)?
隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,已經(jīng)完全可以將稱重指示器的分辨率和穩(wěn)定性大大提高。 例如:目前采用數(shù)字式稱重傳感器的 150t 電子汽車衡,在沒(méi)有環(huán)境干擾影響的情況下,將稱 重指示器的示值穩(wěn)定的顯示 1kg 是完全可以做到的。
四、結(jié)論與建議
1.鑒于目前有些衡器制造商為了提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力,將本該用于非法制計(jì)量管理的工業(yè)過(guò)程 控制計(jì)量產(chǎn)品的細(xì)分“可讀性”(或稱作“分辨率”、或?qū)嶋H分度值)等同于“檢定分度值”, 因此為了避免“可讀性”(實(shí)際分度值)與檢定分度值相混淆,建議制造特種準(zhǔn)確度等級(jí)和高 準(zhǔn)確度等級(jí)衡器的企業(yè)在其特種準(zhǔn)確度等級(jí)和高準(zhǔn)確度等級(jí)產(chǎn)品的說(shuō)明標(biāo)志中除了標(biāo)注“可讀 性”(實(shí)際分度值)以外,還要同時(shí)標(biāo)明最大檢定分度數(shù) nmax或檢定分度值 e,以正視聽(tīng)。
2.正是 R76 國(guó)際建議中對(duì)于高低準(zhǔn)確度等級(jí)的不公平待遇,好多原本只是中準(zhǔn)確度等級(jí)的 衡器,制造企業(yè)為了達(dá)到細(xì)分檢定分度值的目的,改頭換面成“天平”產(chǎn)品,造成市場(chǎng)上出現(xiàn)大量的“天平”產(chǎn)品,而且都是號(hào)稱具有 3 萬(wàn)、6 萬(wàn)個(gè)分度,甚至更多的分度數(shù),并且用于工業(yè)生產(chǎn)的流水線上。
3.因?yàn)槟壳皣?guó)外主要生產(chǎn)特種準(zhǔn)確度等級(jí)和高準(zhǔn)確度等級(jí)衡器的企業(yè)(國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)也在 效仿),都是用“可讀性”替代“實(shí)際分度值”來(lái)表示,為了統(tǒng)一計(jì)量技術(shù)指標(biāo),建議以后檢 定規(guī)程和型式評(píng)價(jià)大綱等文件,是否可以將特種準(zhǔn)確度等級(jí)衡器的分度值改為“可讀性”,以 避免使用者發(fā)生誤解。或者統(tǒng)一要求取消“可讀性”,改用實(shí)際分度值 d 來(lái)表示。如果有企業(yè)認(rèn)為“可讀性”不同于實(shí)際分度值 d,那么則要求該衡器必須標(biāo)明實(shí)際分度值的大小。
4.衡器的試驗(yàn)?zāi)康氖菫榱耸沟迷摦a(chǎn)品能在實(shí)際使用條件下保持其計(jì)量與技術(shù)特性不變。為 了體現(xiàn)公平公正的原則,防止可鉆空子的漏洞,建議各種準(zhǔn)確度等級(jí)的型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)中都應(yīng)該 規(guī)定試驗(yàn)鑒別力、預(yù)熱時(shí)間、溫度性能、量程穩(wěn)定性、示值隨時(shí)間變化、傾斜、耐久性、濕熱 穩(wěn)態(tài)等指標(biāo)。
我們認(rèn)為無(wú)論是法制與非法制計(jì)量范疇,必須考慮實(shí)際使用的溫濕度等環(huán)境條件, 因此在衡器計(jì)量產(chǎn)品的型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)中,上述大部分試驗(yàn)項(xiàng)目是必須要做的。
5.針對(duì)以上 R76-1 國(guó)際建議中存在的一些問(wèn)題,建議是否可以將 R76-1 國(guó)際建議拆分為幾 個(gè)平行的文件,一個(gè)是專門(mén)針對(duì)特種準(zhǔn)確度等級(jí)衡器的,一個(gè)是針對(duì)其他準(zhǔn)確度等級(jí)的衡器。
參考文獻(xiàn):
[1]OIML R76-1《非自動(dòng)衡器》(2006E)國(guó)際建議[S]
[2]OIMLR111《E1、E2、F1、F2、M1、M2、M3級(jí)砝碼》(2004E)國(guó)際建議[S]
[3]JJG2053-2016《質(zhì)量計(jì)量器具檢定系統(tǒng)表》[S]
轉(zhuǎn)自中國(guó)衡器網(wǎng)