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非自動衡器稱重傳感器的原因
衡器在型式評價中不僅要對性能進(jìn)行測試，還需對稱重傳感器、顯示方式、接口等信
息進(jìn)行核查，稱重傳感器的核查，不僅包括廠家、制造許可、型號規(guī)格，還包括zui大秤量、檢定分
度數(shù)的信息，以便確認(rèn)是否與衡器產(chǎn)品相適應(yīng)。在依據(jù) OIML R76 中技術(shù)要求進(jìn)行核查時，存在一
些問題，現(xiàn)就問題進(jìn)行分析和探討，以更好地提升對建議的理解力。
【關(guān)鍵詞】 非自動衡器；稱重傳感器；核查
一、引言
稱重傳感器作為衡器的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量狀況直接決定了衡器性能的好與壞，盡管在衡器軟件
設(shè)計中可以做出一定的補償和修正，但傳感器的質(zhì)量舉足輕重，不容忽視。目前衡器產(chǎn)品的型式評
價根據(jù)是 JJG555-1996《非自動秤通用檢定規(guī)程》，2013 年 5 月在甘肅召開了《電子案秤》、《電子
臺秤》、《電子吊秤》、《固定式電子秤》和《稱重指示器》的型式評價大綱審定會，目前仍待國家質(zhì)
檢總局的正式公布，在主要內(nèi)容和要求上，新的型評大綱與 JJG555-1996 一脈相承。
JJG555-1996 等效采用OIML R76（1992E），同時增加了我國法制要求、計量管理的相關(guān)內(nèi)容，
內(nèi)容包括非自動秤的測試項目和測試方法，還包括秤結(jié)構(gòu)、說明標(biāo)志、指示裝置，以及稱重傳感器
的核查等。其中關(guān)于稱重傳感器的核查，在實際的核查過程中有部分疑惑的內(nèi)容，提出共同討論[1, 2]。
二、稱重傳感器的核查內(nèi)容
衡器型式評價中對稱重傳感器的核查要求來自于 OIML R76，JJG555-1996 等效采用 R76
（1992E），目前 R76 有效版本為 OIML R76（2006E），其中對稱重傳感器的技術(shù)要求來自于附錄 F，
具體內(nèi)容如下：
1．稱重傳感器zui大秤量
max E Q Max R ≥? ? /N （1）
其中 Q 為修正系數(shù)，Q＞1，主要是考慮到偏載荷、承重器的自重、初始置零范圍和載荷分布
— 1 — 不均勻因素的影響。
Q = (Max+ DL + ISZR + NUD + T+...) / Max （2）
其中：Max ——衡器的zui大秤量；
DL —— 承載器的靜載荷，由衡器方案設(shè)計時確定；
ISZR ——初始置零范圍，一般為20% Max；
NUD ——承載器的載荷不均勻分布值。一般以典型結(jié)構(gòu)的衡器進(jìn)行假設(shè)，見表1。
T —— 衡器方案設(shè)計時按添加皮重法設(shè)計的重量值。
表1 不同使用環(huán)境，NUD取值設(shè)計[2]
不同使用環(huán)境 NUD取值
帶杠桿及單傳感器的衡器，或傳
感器對稱排列的料斗，承載器上
沒有易造成偏載的裝置
NUD = 0 %Max
其它典型衡器 NUD = 20%Max
對于叉車秤，單軌吊秤及汽車衡 NUD = 50％Max
組合數(shù)固定 NUD = 50%Max（累計zui大秤量）
多秤臺衡器
組合數(shù)是可變 NUD = 50%Max（單秤臺zui大秤量）
當(dāng)然衡器的zui大秤量修正系數(shù) Q 還可以根據(jù)不同衡器的實際使用狀況，再分別加上沖擊系數(shù)、
超載系數(shù)、風(fēng)壓系數(shù)等。
2．稱重傳感器的zui小靜載荷
Emin≤DL×R/N （3）
3．稱重傳感器的zui大分度數(shù)
單個傳感器秤的zui大分度數(shù)nLC應(yīng)不小于秤的檢定分度數(shù)n。
LC n ≥ n
n
（4）
在多分度秤或多量程秤上，上述要求也適用于局部稱量范圍，即為
LC i n ≥ （5）
— 2 — 在多分度秤上，稱重傳感器的zui小靜載荷輸出恢復(fù)值 DR 應(yīng)滿足下述條件：
DR 0.5 / 1 ≤ ? eRN 或DR / 0.5 / Max E e max ≤ 1 ? （6）
可接受的方案：
a、當(dāng) DR 未知時，應(yīng)滿足條件：
1 / LC n Max ≥ e （7）
b、對多量程秤，應(yīng)當(dāng)滿足：
DR / 1 ≤eRN ? 或DR / / Max E e max 1 ≤ （8）
c、當(dāng) DR 未知時，應(yīng)滿足條件：
1 0.4 Max / LC r n e ≥ ?
4．稱重傳感器的zui小檢定分度值。
稱重傳感器的zui小檢定分度值vmin應(yīng)滿足：
min v eR ≤ ? / N （9）
對稱重傳感器和衡器而言，其相關(guān)術(shù)語及符號表示如下：
表 2 衡器和稱重傳感器相關(guān)術(shù)語及符號
衡器（weighing instrument） 稱重傳感器（load cell）
Max——zui大秤量
Min——zui小秤量
e——檢定分度值
e1——zui小檢定分度值（多分度秤）
n——檢定分度數(shù)
R——載荷傳遞裝置的縮小比
N——傳感器的數(shù)量
Emax——zui大秤量
Emin——zui小靜負(fù)荷
v——檢定分度值
n——檢定分度數(shù)（nLC）
DR——zui小靜負(fù)荷輸出恢復(fù)
DL——承載器的靜載荷
vmin——zui小檢定分度值
三、稱重傳感器的選擇
1．稱重傳感器zui大秤量
依據(jù)公式（1）和（2）可以計算出出稱重傳感器的zui大秤量。
— 3 — 電子計價秤屬于單稱重傳感器非自動秤，其作用在秤臺和稱重傳感器力相同，縮小比 R=1，傳
感器數(shù)量 N=1，以 ACS-30 電子計價秤為例，Max=30kg，承載器的靜載荷 DL 約為 1.0kg，初始置
零范圍取zui大 20%Max，則稱重傳感器zui大秤量應(yīng)大于 37.0kg，選擇 40kg 的稱重傳感器恰為合適。
而對于ACS-3 電子計價秤，Max=3kg，秤臺重量M1約為 1.0kg，初始置零范圍取zui大 20%Max，
則稱重傳感器zui大秤量應(yīng)大于 4.6kg，選擇 5kg或 6kg的稱重傳感器恰為合適，如選擇 10kg稱重傳感
器，則量程過于偏大，不盡合理。
而對于多個稱重傳感器的衡器，應(yīng)當(dāng)考慮多只傳感器的分配。電子汽車衡屬于典型多稱重傳感
器非自動衡器，以SCS-100 電子汽車衡為例，Max=100t，秤臺為三組合臺面，重量M1約為 10t，初
始置零范圍取zui大 20%Max為 20t，NUD為 50t，則稱重傳感器zui大秤量應(yīng)大于 180t，三臺面共有 8
只傳感器，則單只稱重傳感器應(yīng)為 25t或 30t。
2．稱重傳感器的zui大分度數(shù)
對單稱重傳感器的衡器，公式（4）nLC≥n意味著稱重傳感器的分度數(shù)要大于衡器的分度數(shù)，對
常見的準(zhǔn)確度等級為： ，n=3000 衡器而言，稱重傳感器至少是 3000 分度數(shù)，從表 3 稱重傳感
器的分類查看，此時傳感器準(zhǔn)確度等級應(yīng)至少為C3；對多分度秤，稱重傳感器分度數(shù)應(yīng)當(dāng)滿足公式
（5）要求。
表 3 稱重傳感器的分類等級[3]
準(zhǔn)確度等級 * B 級 C 級 D 級
下限值 50000 5000 500 100
上限值 無限制 100000 10000 1000
3．稱重傳感器的zui小檢定分度值
OIML R60（2000E）中引入一個概念，相對zui小檢定分度值 Y
Y=Emax/Vmin （10）
因此對稱重傳感器，只要明確zui小檢定分度值或相對zui小檢定分度值，便可以進(jìn)行公式（9）
的核查。
比較OIML R76（2006E）的要求，只有稱重傳感器的使用說明提供以下參數(shù)：Emax、Emin、nLC、
DR、vmin或Y，核查才能便利進(jìn)行。目前我國現(xiàn)行有效的稱重傳感器國家標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程中關(guān)于型
式評價的指標(biāo)如表 4 所示，仍有待向建議修改接近。
— 4 — 表 4 計量檢定規(guī)程和國家標(biāo)準(zhǔn)對型式評價項目的規(guī)定[3,4]
型式試驗檢驗項目
JJG669-2003《稱重傳感器》 GB/T 7551-2008《稱重傳感器》
傳感器上zui少標(biāo)記 稱重傳感器誤差(EL)
a
傳感器誤差EL 重復(fù)性誤差(ER)
a
重復(fù)性誤差ER 溫度對zui小靜負(fù)荷輸出的影響(CM)
蠕變CC 蠕變(CC)
zui小靜載荷輸出恢復(fù)CDR zui小靜載荷輸出恢復(fù)(CDR)
zui小靜載荷輸出溫度影響CM 大氣壓力影響(CP)
大氣壓力CP 濕度影響(CH或無濕度影響)(CHmin)
濕度 濕度影響(CH或無濕度影響)(CHmax)
濕度影響(SH)
帶電子組件的稱重傳感器另有額外要求
四、典型案例分析
1．多分度值秤
以多分度值秤為例，zui大秤量Max=15kg，準(zhǔn)確度等級： ，檢定分度值e1=1g，稱量范圍 0~2kg；
檢定分度值e2=2g，稱量范圍 2kg~5kg；檢定分度值e3=10g，稱量范圍 5kg~15kg。
1 / 15000/1 15000 LC n Max e ≥= =
Q=（15.0+1.0+15.0*0.2）/15=1.26
Emax≥1.26*15.0=19.0 kg
此時，稱重傳感器需滿足準(zhǔn)確度等級：B 級，不小于 15000 的分度數(shù)；而在實際的生產(chǎn)過程中，
很難使用此高性能的稱重傳感器。
2．多傳感器的非自動秤
而對于多傳感器的非自動秤，如汽車衡。
M = + + + + +???+ MMMMM M 12345 m
Δ = Δ +Δ +Δ +Δ +Δ +???+Δ M MMMMM M 12345 m
考慮到所使用的為同型號規(guī)格的稱重傳感器，性能相同，各個稱重傳感器之間的具有獨立關(guān)系，
因此[5]
— 5 — Δ×=Δ MmM 1
如果以檢定分度值代替誤差，則有
me 28108 kg ν1 =×=×=
此時，檢定分度數(shù)可達(dá)到
1 ×= nmn
以SCS-100電子汽車衡為例，Max=100t，秤臺為三級臺面，三臺面共有 8 只傳感器，稱重傳感
器Emax=25t，n=2500，v=10kg。
則 SCS-100汽車衡的檢定分度數(shù)
me 28108 kg ν1 =×=×=
又檢定分度值只能以 1、2、5×10k
進(jìn)行選取，故取e=50kg。
此時有檢定分度數(shù)為 n=100000kg/50kg=2000。
五、結(jié)束語
非自動衡器是重點管理類計量器具，型式試驗是主要的測試內(nèi)容，此外非自動衡器的結(jié)構(gòu)、關(guān)
鍵零部件的信息描述，以及核查表的內(nèi)容也是重點關(guān)注和記錄的內(nèi)容，作為關(guān)鍵零部件之一的稱重
傳感器，OIML R76 中已有明確兼容性核查要求，重要的是在稱重傳感器的型式評價過程中明確細(xì)
致的參數(shù)；此外，電子技術(shù)的快速發(fā)展和進(jìn)步，信號的處理能力和補償能力的增強，衡器的性能也
在提升，僅以稱重傳感器的性能定論衡器的性能，可能需進(jìn)一步探討。稱重傳感器作為關(guān)鍵的部件，
應(yīng)當(dāng)盡早的制定型式評價大綱，接軌衡器的型式評價大綱，如此才能做到稱重傳感器和衡器的技術(shù)
規(guī)則一致，便于核查。