《衡器天平培训教材》PPT参考课件

1、1,衡器、天平培训教材,主讲：郑培亮 单位：广东省计量科学研究院 联系电话：02026297170、2,衡器的分类,非自动衡器 包括：非自动天平和非自动秤 非自动天平分为数字指示天平（电子天平）及模拟式指示天平（机械天平） 非自动秤分为数字指示秤（电子秤）、非自行指示秤（台秤、案秤）、模拟指示秤（度盘秤） 自动衡器,3,衡器的分类,自动衡器分为自动天平和自动秤 自动天平以数字指示为主，主要用于质量量值传递，比如质量比较仪、原器天平等 自动衡器也是数字指示为主，主要用于工业计量及控制，如电子皮带秤，定量包装秤等,4,检定规程的制定依据,JJG539-1997数字指示秤

2、JJG13-1997模拟指示秤 JJG14-1997非自行指示秤 JJG98-1990非自动天平 JJG98-2006机械天平 以上计量检定规程基本上是依据为国际建议R76，机械天平检定规程是从JJG98-1990中剥离出来,5,术语,定义 秤（weighing instrument)：利用作用于物体上的重力来测定该物体质量的计量特性。秤也可以用于测定作为质量函数的其他量值、数量、参数或特性。 非自动秤（non-automatic weighing instrument)在称量过程中需要人员操作（例如像成在器加放或卸区在合伙取得称量结果）的秤。,6,术语,对此类秤的指示或打印的称量结果，可以直

3、接观察的，均用“示值”一词来表述。 非自动秤可以是自行指示的或非自行指示的。 自行指示秤（self-indicating instrument)无人操作即可取得平衡位置和称量结果的秤 非自行指示秤（non-self-indicating instrument)完全靠人员操作来取得平衡位置的秤。,7,术语,电子秤（electronic instrument)装有电子装置的秤 计价秤（price-computing instrument)根据所指示的质量与单价，计算付款额的秤 价格标签秤（price-labeling instrument)为预包装品打印出质量值、单价和付款额的一种计价秤。,8,秤

4、的计量特征,最大秤量(maximum capacity)不计算添加皮重在内的最大称重能力 最小秤量（minimum capacity)载荷少于该值时，称量结果可能产生过大的相对误差 称量范围（weighing range)最小秤量与最大秤量之间的范围。 最大除皮量（T=+T=-）(Max tare effect)添加皮重装置或扣除皮重装置的最大能力。,9,计量特征,最大安全载荷(Lim)(maximum safe load)秤所能承受的保持其计量性能不发生永久性改变的最大静载荷。 标尺分度（scale divisions) 分度间距（模拟示值）(scale spacing)沿着标尺的基线测得的

5、任意相邻两个刻线间的距离。 实际分度值(d)(actual scale interval)以质量单位表示的下述数值： a.对模拟示值，指相邻两个刻线对应值之差； b.对数字示值，指相邻两个示值之差。,10,计量特征,检定分度值(e)(verification scale interval)用于对秤分级和检定时使用的、以质量单位表示的值 检定分度数（单分度值秤）（number of verification scale interval)最大秤量与检定分度值之商，用n表示。n=Max/e 多分度值秤(multi-interval instrument)秤有一个称量范围，将此范围按分度值的不同分成

6、几个局部称量范围。局部称量范围是根据所加载荷的增减而自动确定的。 鉴别力(discrimination)秤对载荷微小变化的反应能力。,11,计量特征,鉴别力阈(discrimination threshold)对于已给定载荷的鉴别力阈，即是这样一种附加载荷的最小值：当将此载荷在承载器上轻缓地放上或取下时，即能使示值发生一个可察觉到的变化。 重复性(repeatability)在实际相同的测试条件下，用同一方式，将同一载荷多次加放到承载器上，秤提供相互一致结果的能力。,12,计量管理,定型鉴定(pattern evaluation)对在全国范围内从未生产国的（含对原有产品结构、性能、材料、技术特

7、征等方面做了重大改进的）秤新产品样机的全部性能进行全面测试、审查和考核。 样机试验(prototype testing)政府计量行政主管部门对属于全国范围内已经定型，而在该单位首次生产的秤新产品投产前所进行的测试、评审和确认。 型式评价 检定(verification)为评定秤的计量性能，确定其是否符合法定要求所进行的全部工作,13,计量管理,首次检定(initial verification)对从未检定过的秤所进行的检定。 注：首次检定包括： A.新制造、新安装的检定； B.进口秤的检定。 随后检定(subsequent verification)秤首次检定后的检定。 注：随后检定包括： A

8、.周期检定； B.修理后的检定； C.新投入使用的强制检定的秤，使用前定申请的检定； D.周期检定有效期未到前的检定。该检定通常是根据被检单位或使用者的要求，或是由于某种原因，印封或铅封失效。,14,计量管理,使用中检验(in-service inspection)检验使用中的秤是否符合计量检定规程的要求；是否处于良好的工作条件；使用是否正确、可靠。,15,计量单位和等级,衡器的使用计量单位是：毫克(mg)、克(g)、千克(kg)或公斤(kg)、吨(t) 未经国务院计量行政部门批准，不得采用非法定计量单位。2部分组成。（国际单位和国家选用的） 电子天平的准确度等级有4个：级、级、级、级 机械天

9、平的准确度等级有2个：级、级 秤的准确度等级有2个： 级、级,16,计量单位和等级,划分准确度等级的依据是： A.检定分度值e，表示绝对准确度； B.检定分度数n，表示相对准确度。 最大允许误差在数量级上约为检定分度值。,17,检定标准器,电子天平 如果检定过程中使用该砝码的实际质量值（实际质量值=标称值+折算修正值），则其扩展不确度应不得超过仪器在该载荷下最大允许误差的1/3。如果检定过程中只使用该砝码的标称值，则其最大允许误差应不得超过仪器在该载荷下最大允许误差的1/3 非自动秤（电子秤、机械秤）,18,计量性能,电子天平 外观 鉴别力+1.4d（免检） 秤量的最大允许误差（称量测试） 重

10、复性 偏载测试（四角误差） 配衡装置,19,计量性能,电子秤 外观 鉴别力（min max max)+1.4d 1d 称量测试 重复性 max 偏载测试 1/3max（旋转测试）80%max 除皮后称量测试,20,计量性能,机械台秤、案秤（非自行） 外观 灵敏度（标尺最大值、最大秤量）+mpe 3mm/5mm 称量测试（包括零点测试和回零测试） 偏载测试（旋转测试） 重复性 增铊测试（M2等级）,21,计量性能,度盘秤（模拟指示） 外观 鉴别力（min max max)+mpe 0.7 称量测试 偏载测试 重复性,22,计量性能,机械天平 外观 分度值及分度值误差 横梁不等臂性误差 示值重复性

11、 链码、游码标尺误差 机械挂砝码误差 天平全部计量性能的检定要求做到整个检定过程的连续性，不得中途停顿，否则须重新检定。,23,计量性能,标准砝码的替代 当被测试秤最大秤量大于1 t时，可使用其它恒定载荷替代标准砝码，前提是至少具备1 t标准砝码，或是最大秤量50%的标准砝码，两者中应取其大者。在以下条件下，标准砝码的数量可以减少，而不是最大秤量的50%。 若重复性误差不大于0.3e，可减少至最大秤量的35%；,24,计量性能,若重复性误差不大于0.2e，可减少至最大秤量的20%； 重复性误差是将约为最大秤量50%的砝码（恒定载荷），在承载器上施加三次来确定的。,25,检定方法（测试程序）,数

12、字指示秤 首次检定 只有当秤（含进口秤）通过了定型鉴定或样机试验，并取得了制造许可证，才可进行首次检定。首次检定应进行下述检查和测试。 外观检查（目测） 法制计量管理标志、计量特征、铭牌以及检定标志和管理标志，若已确定秤的使用条件和地点，则应检查其是否合适。,26,测试程序,测试 2.1 准备： 移动式的秤，应在平板或平台上进行测试； 带水平调整装置的秤，测试前应将秤调至标准位置； 称量测试前，应预加一次载荷到最大秤量，对最大秤量大于或等于10 t的秤，也可用不少于50%最大秤量的载重车辆往返通过承载器不少于3次。 2.2 称量测试,27,测试程序,从零点起按从小到大的顺序加砝码至最大秤量，用

13、相同的方法卸砝码至零点。至少应选定5个秤量： min；最大允许误差改变的秤量；50%max；max 注意：加卸砝码时应分别逐渐递增或递减，如果秤装配了自动至零或零点跟踪装置，在测试中可以运行。,28,测试程序,2.3 旋转测试 对固定式悬挂式的秤，将80%最大秤量的砝码施加在承载器（吊钩）上，顺时针旋转360，每90记录一次示值；然后逆时针方向重复上述操作。 2.4 多指示装置秤的测试（参照称量测试） 2.5 除皮称量测试 至少应对2个不同的皮重值进行除皮称量测试（参照称量测试）,29,测试程序,2.6 偏载测试 使用质量大的砝码要比许多小砝码组合的效果好。若使用单一砝码，应放在区域中心位置；

14、若使用小砝码组合，应均匀地分布在整个区域，避免不必要叠放，也不可超出界线。（0不运行） 2.7 鉴别力测试（可在称量测试中进行） 在承载器上加放某一定量的砝码和10个0.1d的小砝码，然后依次取下小砝码，直到示值I确实地减少了一个实际分度值为I-d。开始示值为200 g，取下一些小砝码，直到示值变为I-d =190 g，加上0.1d=1 g后，再加1.4d=14 g，则示值必须为I+d =210 g,30,测试程序,2.8 重复性（0运行） 分别在约50%max和接近max进行两组测试，每组至少重复3次。每次测试前，应将秤调至零点位置。 对所有测试，都应执行首次检定的mpe。如果秤在首次检定后

15、运往另一地区，必要时应考虑测试地区与使用地区的重力值修正。在必要的情况下，计量部门为了进行测试，可以要求申请单位或个人提供测试载荷、仪器和人员。,31,测试程序,随后检定 随后检定按照首次检定的测试程序进行。其中，称量测试可根据实际使用情况，如果不测试至最大秤量，至少测试至2/3最大秤量；除皮称量测试只进行1个皮重量的测试；重复性测试只进行约50%max的测试 随后检定的mpe与首次检定相同，使用中检验的mpe是首次检定的2倍。,32,测试程序,检定结果和检定周期 首次和随后检定合格的秤，应出具检定证书，盖检定合格印或粘贴合格证；应注明实施首次检定和随后检定的日期以及随后检定的有效期；应对可能

16、改变秤计量性能的器件或直接影响到秤量值得部位加印封或铅封。使用中检验合格的秤，其原检定证书与印封或铅封仍保持不变。 首次检定和随后检定不合格的秤，发给检定结果通知书，不准出厂、销售和使用；中用中检验不合格的秤不准使用。周期为12月。（1年）,33,测试程序,模拟指示秤和非自行指示秤 二秤的测试方法与数字指示秤基本相同。 主要区别： 鉴别力（灵敏度） 称量测试中的秤量点（选点） 除皮称量测试（数字秤独有） 零点测试 误差计算不同,34,测试程序,鉴别力： 非自行指示秤在处于平衡的秤上，轻缓地放上或取下其值约等于相应秤量的mpe绝对值4/10的附加砝码。此时计量杠杆在示准器内应产生可见的移动。（暂

17、不讨论） 自行指示秤（模拟）在处于平衡的秤上，轻缓地放上或取下其值约等于相应秤量的mpe绝对值的附加砝码。此时指针应产生不小于7/10附加砝码的恒定位移。 自行指示秤（数字）在处于平衡的秤上，轻缓地放上或取下其值约等于1.4d的附加砝码。此时原来的示值应改变。,35,测试程序,灵敏度 非自行指示秤在处于平衡状态时，施加一个附加砝码，其值相当于所加砝码mpe绝对值。由此引起计量杠杆的恒定位移至少应等于： 对于max100 kg的秤为3 mm; 对于max100 kg的秤为5 mm; 测试灵敏度时应以微小的冲击施加附加砝码，以消除鉴别力阈的影响。,36,电子天平与电子秤的区别,准确度电子天平总的来

18、说，准确度较电子秤高。从绝对精度看：电子天平的e可以是0.1 mg或者更小，而电子秤德e不小于0.1 g；从相对精度看：电子天平的n可以是107，而电子秤的n只有104。虽然在JJG98-1990中也出现了低精度的电子天平，这些是由于历史原因造成的，如何区分低精度的衡量仪器是电子天平还是电子秤，主要看e和d的关系。,37,电子天平与电子秤的区别,检定分度值e和实际分度值d的关系对于电子天平，de10d，对于电子秤，e=d 使用环境要求对于电子天平的，其温湿度要求较高，而电子秤基本上是常温。 量程电子天平的测量范围主要用于小量程的测量（ 5000 kg），而电子秤可以是100 t，甚至200 t

19、。,38,机械天平,机械天平有别于电子天平和上面所讲的衡器，天平是一种利用杠杆平衡原理测定物体质量的测量仪器。因此，其检定方法也就不同。 检定标准器： 1. 应配备一组相应等级的标准砝码，该砝码的扩展不确定度不得大于被检天平在该载荷下的mpe的1/3。 2. 对等臂天平的检定，还应准备相当天平最大秤量的一对等量砝码。,39,机械天平,40,机械天平,测量天平水平的水准仪 分度值不大于0.2的温度计 相对湿度不大于5%的干湿度计。 检定室 温度和相对湿度（见规程表5） 振动和气流天平周围无影响天平计量性能的振动和气流存在。 天平和砝码应尽量避免阳光直接照射。,41,机械天平工作环境条件,42,机

20、械天平,检定前准备工作： 天平在正式检定之前，应做好清洁工作。精心地清除天平所有零件的灰尘和包装遗留下来的碎屑。对刀子和刀承应适当用清洁柔软的麂皮或柔软的毛刷清扫，也可用洁净柔软的真丝绸布沾少许无水酒精去污（无水酒精不得和清漆接触）。,43,机械天平,天平停放时间： 如果天平一直放在室内，对于3级及其以上的天平，只要动过刀子，则应停放48 h后方可进行正式检定；只要未动过刀子，在停放2 h3 h后进行正式检定；对于其余的4级及其以下的天平，只要动过刀子，则应停放24 h后方可进行正式检定；只要未动过刀子，在停放1 h2 h后进行正式检定；,44,机械天平,检定项目,45,机械天平,对于单盘天平

21、不做“”项，对于不具游码标尺或链码标尺装置的天平，不做“”项检定；对于无机械加码或减码装置的天平不做“”项检定。 平衡位置计算： 具有阻尼器或数字天平：次读数为平衡位置。 普通天平：个回转点计算天平平衡位置。 (i1+2i2+i3)/4,46,机械天平,检定步骤： 共部,47,机械天平,级 3级天平，进行步 4级 7级天平，进行步 8级 10级天平，进行步 计算公式： 双盘天平 1. 天平的检定标尺分度值： e012/p12=mr/|Ii-Ij| e0/p=(e01/p1+e02/p2)/2 i=2,7,5,9 j=1,6,4,8,48,机械天平,2. 天平的检定标尺分度值误差： 具有阻尼器的

22、微分标尺天平： （分度） 空秤、全量左（右）盘分度值误差： 012/P12=|Ii-Ij|-mr/e标 i=2,7,5,9 j=1,6,4,8 空秤左右盘分度值误差： 012=|01-02|,49,机械天平,普通标尺天平： （mg） 空秤与全量时左盘上测得的分度值之差： e10p=|e01-ep1| 空秤与全量时右盘上测得的分度值之差： e20p=|e02-ep2| 空秤时分别在左右盘上测得的分度值之差： e012=|e01-e02|,50,机械天平,全量时分别左右盘上测得的分度值之差： ep12=|ep1-ep2| 3. 天平的横梁不等臂性误差： Y=mk/2ep(I3+I4)/2-(I1+

23、I6)/2 测定天平Y时，若小砝码k加在左盘，则mk/2ep项前取“+”，在检定过程中，当平衡位置I2相对于I1代数值减小时，中括号前取“+”，反之，均取“-”。如果Y为正数时，表示天平的横梁右臂长，反之，左臂长。,51,机械天平,4. 重复性： 空秤时：0=I0max-I0min 全量时： P=IPmax-IPmin 单盘天平： 检定分度值及其误差、重复性的计算公式与双盘天平相同，只是不存在左右盘之分及横梁不等臂性。,52,机械天平,机械加砝码组合误差计算公式： KAj=KBj(Ij-I0)e标YepmAj/mp 由于在检定机械加砝码组合误差的过程中，将天平的横梁不等臂性带入到检定结果中。当

24、mAjmP/5时，Y忽略不计，否则应考虑其影响。 正负号取法：加砝码平衡位置比未加砝码平衡位置的代数和减小，圆括号取“-”，加码装置在天平左臂时，YepmAj/mp取“+”。,53,机械天平,机械减砝码组合误差计算公式： KAj=KBj(Ij-I0)e标 挂砝码的简化检定： 根据机械挂砝码装置中各挂砝码的组合方式，允许做适当的简化检定处理。允许在每一个数量级内，只检定标称值的头一个数字为1、2、3（或4）、5、9所对应的各组挂砝码。 单盘天平,54,机械天平单盘,比较机械双盘天平，单盘天平的检定步骤和结果处理较为简单。它除了没有天平的不等臂性外，挂砝码装置均采用减码方式。具体的计算：KAj=K

25、Bj(Ij-I0)e标 其他技术指标的计算同双盘天平。,55,机械天平,检定结果处理 检定合格的天平发给检定证书，对不同类型的天平，证书格式做相应调整。 检定不合格的天平发给检定结果通知书，对于不合格项应在明确写在通知书上。 当天平性能不能满足使用要求时，应进行调修，并力求恢复到原准确度等级；无法修复的，可根据客户要求，做较低准确度的衡量使用，也可按实际技术指标重新定级，并注明。,56,秤的误差计算电子,无指示较小分度值（不大于0.2e）的秤，采用闪变点方法来确定化整前的示值，方法如下： 秤上的砝码m，示值为I，逐一加放0.1e的小砝码，直至秤的示值明显地增加了一个e，变成(I+e)，所有附加的小砝码为m，化整前的示值P，则P由下列公式给出：,57,秤的误差计算电子,P=I+0.5e-m 化整前的误差为： E=P-m= I+0.5e-m-m 化整前的修正误差为： EC=E-E0mpe 式中，E0为零点或接近零点（10e）的误差。,58,秤的误差计算电子,示例：一台e=d=5 g的秤，加放1 kg的砝码，示值为1000 g，逐一加放0.5 g小砝码，示值由1000 g变为了1005 g，附加小砝码为