无线电子秤校准规范

JJF2050—20231无线电子秤校准规范1范围本规范适用于将称重传感器的测量信号通过无线电链路向称重指示器直接传输的无线电子秤的校准。本规范不适用非单纯中继性质间接传输信号的无线电子秤和以物联网形式直接、间接传输称重传感器信号的无线电子秤的校准。2引用文件JJG539—2016数字指示秤JJF1181衡器计量名词术语及定义JJF1059.1测量不确定度评定与表示GB2900.54—2002电工术语无线电通信:发射机、接收机、网络和运行GB/T14733.1—1993电信术语电信、信道和网凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位3.1术语JJF1181《衡器计量名词术语及定义》、GB2900.54《电工术语无线电通信:发射机、接收机、网络和运行》、GB/T14733.1《电信术语电信、信道和网》界定的和以下名词术语均适用于本规范。3.1.1无线电子秤wirelesselectronicscale称重传感器与称重指示器之间信号传输直接采用无线电链路方式的电子秤。3.1.2信道channel两点之间单向传输信号的一种手段。注:1几个信道可以共占一个公共通道,例如每个信道可分配以特定的频带或特定的时隙。2“信道”不包括双向传输的涵义。3信道可按传输信号的性质或按其带宽,或其比特率来区别。例如:电话信道、电报信道、数据信道、10MHz信道、34Mbit/s信道。4在模拟载波系统中一般称为通路。[来源:GB/T14733.1—1993,701.02.01]3.1.3链路link两点之间具有规定性能的电信设施。注:通常以传输通道类型或容量来表示。例如:无线电链路、同轴链路、宽频带链路。JJF2050—20232[来源:GB/T14733.1—1993,701.02.08]3.1.4无线电链路radiolink在两点之间利用无线电波进行通信的电信设施。注:本规范的“无线电链路”仅指符合附录D所列出的无线电发射设施。[来源:GB2900.54—2002,713-02-07]3.1.5信号发射模块signaltransmittingmodule由称重传感器(包含承载器等)、A/D转换电路(若适用)与无线电发射机构成的具有传感器信号发送功能的无线电子秤元件或组件。3.1.6信号接收/处理模块signalreceiving/processingmodule由称重指示器与无线电接收机构成的无线电子秤元件或组件。3.1.7(无线)信号强度指示装置(radio)signalintensityindicator无线电子秤上用于指示无线电收发信号强度的指示装置。3.1.8配对pairing无线电子秤的信号发射模块与信号接收/处理模块之间建立一对一固定、捆绑式通信链路关系的过程。注:配对一般会在无线电子秤的其他任何操作前完成,且配对结果掉电后仍被保存。3.2计量单位无线电子秤使用的计量单位应为法定计量单位,包括:千克(kg)、克(g)和吨(t)。4概述4.1原理将被称物置于承载器上,称重传感器产生的电信号通过数据处理装置转换及计算,由称重指示装置显示出称重结果。无线电子秤是以无线通信方式代替有线通信方式,通过无线电链路,实现称重传感器与称重指示器的链接和信号传输的电子秤。4.2结构无线电子秤主要包括两个核心模块:称重传感器(含承载器)、A/D转换电路(可选)与无线电发射机构成的传感器信号发射模块(以下简称“发射端”);称重指示器与无线电接收机(内置或外置)构成的(传感器)信号接收/处理模块(以下简称“指示器端”),如图1所示。图1无线电子秤核心模块结构示意图JJF2050—202334.3用途无线电子秤一般用于称重传感器与称重指示器之间不易于架设连接电缆,或称重传感器与称重指示器在使用中需要在一定区域内相对移动的场合。最常见的无线电子秤为无线电子吊秤。5计量特性5.1分度值无线电子秤的分度值d与打印装置(如果有)均应具有相同的分度值,并以1×10k、2×10k、5×10k的形式表示,其中k为正、负整数或零。5.2示值响应5.2.1示值响应时间载荷发生改变后无线电子秤由初始值第一次达到最终稳定示值的时间间隔。5.2.1.1对于因加/卸载会引起承载器长时间晃(振)动、摆动、旋转等的无线电子秤,应在承载器相对静止后开始校准。5.2.1.2无线电子秤进行校准时,应采用相同的示值响应时间,并在试验报告中注明。5.2.2有效示值无线电子秤的有效示值是指不小于示值响应时间后的稳定示值。在本规范中,所有观察、记录和参与示值误差计算的无线电子秤示值都应是有效示值。5.3示值误差无线电子秤任何单次测量的示值与标准载荷参考量值之差。5.4重复性同一载荷在无线电子秤上多次测量结果之间的差值。5.5偏载(如适用)载荷加在无线电子秤承载器上的不同位置的示值误差。5.6旋转(如适用)无线电子秤按顺时针或逆时针方向,在360°范围内每旋转90°,同一载荷在不同位置的示值误差。6校准条件6.1通信条件校准时,被校无线电子秤的发射端与接收端之间的直线通信距离、信号频率、频道、信道应与实际使用相同。6.2环境条件6.2.1温湿度校准应在环境温度稳定的条件下进行,除特殊情况外,一般为-10℃~+40℃,温度变化一般不超过5℃/h;相对湿度不大于80%。6.2.2无线电子秤校准时如遇到雨、雪或者其他可能影响校准结果的情况应暂停校准。JJF2050—202346.3校准所用标准器6.3.1砝码无线电子秤校准应采用M1等级及以上的砝码。6.3.2砝码的替代无线电子秤校准时,可以使用替代物(其他质量稳定的载荷)替代部分砝码。替代方法参照JJG539—2016中7.1.2的规定。6.3.3计时器无线电子秤校准时,可使用如秒表(分度值不大于0.1s)等计时器。6.4无线频率和功率(或场强)无线电子秤的发射端工作频率和功率,应在附录E规定的范围内。7校准项目和校准方法7.1校准前准备7.1.1配对7.1.1.1无线电子秤应通过发射端与指示器端配对,保证发射端与指示器端之间无线传输的正确性、稳定性和可靠性。7.1.1.2配对后的无线电子秤,发射端与指示器端之间的无线链路应存在唯一性,即发射端无线传输的传感器信号只能传输给配对的指示器端。配对校准依据如下a)~e)的步骤进行:a)依据无线电子秤操作手册,进行发射端与指示器端的配对操作;b)配对操作完毕后,让无线电子秤返回到称重状态;c)在发射端承载器上进行大于或等于10d载荷加载,加载完毕后,观察配对的指示器端是否示值明显变化;然后再卸载所加载荷,观察配对的指示器端是否示值明显变化;d)重复步骤c)至少3次;e)将无线电子秤整体断电,等待15s后,再次通电,等秤进入称重状态后,重复c)、d)步骤。注:如果无线电子秤出厂时已完成了配对,步骤a)可省略。7.1.2无线电子秤校准前,还应参照JJG539—2016中7.5.2的要求进行计量校准前的准备工作。7.1.3若发射端或指示器端由电池供电,校准前需保持电池电量充足,保证整个校准作业的完成。7.2检查7.2.1零点跟踪装置校准期间,应检查零点跟踪装置是否运行。当需要时,可通过以下方式禁止零点跟踪装置运行:a)关闭零点跟踪装置;b)加载能让无线电子秤示值处于零点跟踪范围之外(例如10d)质量的少量砝码。JJF2050—202357.2.2分度值无线电子秤的分度值应符合5.1的要求。7.2.3指示、输出装置校准前,应检查无线电子秤的称重结果指示和打印(如果有),保证同一称重结果的所有指示装置和打印装置(如果有)必须分度值和示值都相同。7.2.4示值响应时间在承载器上进行3次不小于10d的加载,在加载完成瞬间开始计时,当指示器端示值第一次达到最终稳定示值时停止计时,计算三次计时的平均值,结果四舍五入到整数,作为无线电子秤示值响应时间。7.3校准项目示值误差的测量及不确定度评定。7.4校准方法7.4.1示值误差的校准7.4.1.1若无线电子秤配备了零点跟踪装置,可在示值误差校准时运行。7.4.1.2从零点起逐步施加砝码至接近最大秤量,或从接近最大秤量将砝码逐步卸至零点。在校准过程中应注意,在加、卸砝码时,应逐渐地递增或逐渐地递减。注:吊秤按其使用的模式,从零点起施加砝码至最大秤量,或以同样方法逆顺序递减砝码。在每次更换砝码时,不允许承载器上出现空载,至少应该保留10d的砝码。7.4.1.3校准范围通常为无线电子秤的零点到接近最大秤量,或根据客户要求的称量点进行校准。7.4.2重复性的校准用50%最大秤量的载荷进行一组测试,在承载器上进行3次称量,读数在每次加载后和卸载后示值达到静态稳定时进行,在每次称量时,零点应重新置零,两次称量之间的加载前和卸载后不必确定其零点误差E0。若无线电子秤具有零点跟踪装置,在本校准中应处于运行状态。7.4.3偏载(如适用)7.4.3.1使用大砝码优于使用一些小砝码,若使用单个的小砝码,则应将其放置在指定位置区域的中心位置;若使用一些小砝码时,则应将它们均匀分布在整个指定位置区域。7.4.3.2偏载载荷放在指定的区域后,采用闪变法确定每个加载位置示值的误差。一般情况下,只需在校准开始时确定误差就可以满足要求。7.4.3.3若无线电子秤具有零点跟踪装置,在本校准中应超出其工作范围。7.4.3.4偏载载荷和区域的选择应符合JJG539—2016中7.5.11.2的要求。7.4.4旋转(如适用)7.4.4.1将相当于最大秤量80%的试验载荷施加在承载器上,依据5.6的要求进行试验;每旋转90°记录一次示值,然后反方向重复上述操作。7.4.4.2确定每个旋转角度示值的误差,一般情况下,在校准开始前需确定零点误差。7.4.5化整误差的消除采用闪变点法确定其化整前的误差,其方法如下:JJF2050—20236a)在承载器上加载载荷L,待无线电子秤稳定平衡后记录其示值I;b)连续在承载器上加载相当于0.1d的附加砝码,直到无线电子秤的示值明显产生一个d的增加,示值变为(I+d)。此时,加到承载器上的附加砝码为ΔL;c)依据公式(1)进行误差计算:式中:E—式中:E—称量化整前误差;P—称量化整前的示值;I—秤的示值;ΔL—附加砝码质量;L—载荷质量。d)依据公式(2)进行修正误差计算:EC=E-EEC=E-E0(2)E0—零点或零点附近(如10d)的误差;EC—修正误差。8校准结果8.1示值误差校准结果按照公式(1)计算化整前的误差E;按照公式(2)计算化整前的修正误差EC。8.2重复性测量结果按照公式(1)计算每次称量的示值误差;按照公式(3)计算重复性:ER—重复性误差;Emax—示值误差的最大值;Emin—示值误差的最小值。8.3载荷在不同位置测量结果8.3.1偏载(如适用)测量结果按照公式(1)和公式(2)计算每个位置称量的示值误差E和修正误差EC。8.3.2旋转(如适用)测量结果按照公式(1)和公式(2)计算每个旋转位置称量的示值误差E和修正误差EC。8.4校准证书8.4.1经校准的无线电子秤,应出具校准证书。8.4.2校准证书内容。校准证书应至少包括如下信息:JJF2050—20237a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)送校单位的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,若与校准结果的有效性及应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;i)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;j)校准环境的描述;k)校准结果及其测量不确定度的说明;l)对校准规范的偏离的说明;m)校准证书签发人的签名、职务或等效标识,以及签发日期;n)校准结果仅是对被校对象有效的声明;o)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。9复校时间间隔应依据无线电子秤的实际使用情况以及用户要求确定复校时间间隔,建议不超过1年。JJF2050—20238附录A校准记录格式证书编号:委托方单位名称器具名称型号/规格出厂编号生产厂家校准依据JJF2050—2023《无线电子秤校准规范》分度值最大秤量温度湿度校准地点校准人员核验人员校准日期校准用计量器具信息计量标准器名称不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号有效期至检查零点跟踪运行□不运行□分度值符合□不符合□指示、输出装置符合□不符合□示值响应时间单位:第一次第二次第三次平均值JJF2050—20239校准项目示值误差单位:载荷L示值I附加载荷ΔL误差E修正误差ECUU(k=2)证书编号:重复性单位:次数载荷L示值I附加载荷ΔL误差E重复性ER123偏载(如适用)单位:位置载荷L示值I附加载荷ΔL误差E修正误差EC123456旋转(如适用)单位:位置载荷L示值I附加载荷ΔL误差E修正误差EC顺时针旋转0°90°180°270°360°逆时针旋转0°90°180°270°360°备注JJF2050—202310附录B无线电子秤校准证书内页格式证书编号:××××××本次校准所依据的技术规范(代号、名称)JJF2050—2023《无线电子秤校准规范》校准环境条件及地点地点湿度温度其他校准使用的计量标准装置名称测量范围不确定度/准确度等级证书编号/校准机构证书有效期至JJF2050—202311Max=d=证书编号:×××××Max=d=载荷()示值()误差E()修正误差EC()测量不确定度U,k=2()校准结果内容结束JJF2050—202312附录C无线电子秤测量结果不确定度评定方法C.1校准方法C.1.1测量对象:无线电子秤。C.1.2测量标准:砝码。C.1.3测量依据:JJF2050—2023《无线电子秤校准规范》。C.1.4环境条件:(-10~+40)℃,相对湿度≤85%。C.1.5测量过程:在规定的环境条件下,用砝码对无线电子秤逐级施加载荷至最大值或接近于最大值,或以相反的次序逐级卸下载荷至最小值,测定各校准点称量的示值误差。C.2测量模型C.2.1建模根据《无线电子秤校准规范》中的要求和称量方法,建立测量模型:E=P-L=I+0.5d-ΔL-L(C.1)式中:E—称量化整前误差;P—称量化整前的示值;I—秤的示值;ΔL—附加砝码质量;L—载荷质量;d—秤的实际分度值。当无线电子秤具备辅助指示装置时,公式(C.1)可直接简化为:E=I-L(C.2)如果无线电子秤不具备辅助指示装置,采用(C.1)式计算误差。C.2.2灵敏系数I的灵敏系数:c1=(C.3)L的灵敏系数:c2=(C.4)C.3测量不确定度的来源C.3.1测量不确定度的来源有:a)秤的重复性引入的标准不确定度;b)标准砝码引入的标准不确定度;c)无线电子秤分辨力引入的标准不确定度;JJF2050—202313d)载荷在不同位置测量引入的标准不确定度。C.4测量不确定度的评定C.4.1秤的重复性引入的不确定度分量u1重复性引入的不确定分量采用A类不确定度的评定方法,由贝塞尔公式确定:(C.5)C.4.2由标准砝码引入的不确定度分量u2由于标准砝码质量的实际值和标称值存在误差,采用B类不确定度评定方法进行评定。对于砝码采用均匀分布处理,取k=因此每个砝码引入的不确定分量:u2i=MPEi/3(C.6)每个砝码组合的质量值强相关,相关系数为1,因此由砝码质量引入的测量不确定度分量u2由公式(C.7)确定:MPEi(C.7)C.4.3无线电子秤的分辨力引入的不确定度分量u3无线电子秤数字示值的分辨力引入的测量不确定度分量,符合均匀分布,取k=3,因此u3由公式(C.8)确定:u3=0.1d/2=0.029d(C.8)C.4.4载荷在不同位置测量引入的不确定度分量u4δIe表示载荷在不同位置测量引入的最大偏差,δIe=I偏-I,该差值与载荷重心到承载器中心的距离成比例,与载荷值成比例,Ie为偏载试验所用载荷标称值,I偏为载荷在不同位置的示值,I中心为载荷在中心位置的示值。δIe若为偏载造成的,不确定度分量符合均匀分布,由此u4由公式(C.9)确定:u4=IδIe/(Ie23)(C.9)式中:I—被校准点的示值;|δIe|max—δIe的最大值。若δIe为旋转造成的,不确定度分量也符合均匀分布,由此u4由公式(C.10)确定:u4=δIe/23(C.10)C.4.5合成标准不确定度式中:δIe=Iei-I1确定的差值为每隔90旋转的测量结果C.4.5合成标准不确定度合成标准不确定度按式(C.11)计算:(C.11)表C.1为不确定度分量汇总表。JJF2050—202314表C.1不确定度分量汇总表不确定度分量不确定度来源评定方法标准不确定度灵敏系数u1重复性测量A1u2标准砝码B-1u3示值的分辨力Bu3=0.029d1u4载荷在不同位置的测量B偏载引入的:1u4=IδIemax/(Ie23)旋转引入的:u4=δIemax/23C.4.6扩展不确定度取k=2,扩展不确定度由公式u)cc:(C.12)JJF2050—202315附录D无线电子秤测量不确定度评定示例D.1校准对象以最大量程20000kg,分度值d为10kg,分度数n为2000的无线电子秤为校准对象,进行测量不确定度评定。D.2称量点选取选取试验载荷为20000kg称量点进行评定。D.2.1称量重复性引入的不确定度分量u1。10次测量的数据为20000kg、20001kg、20001kg、19999kg、20002kg、19999kg、20000kg、19999kg、20000kg、19998kg。根据公式(C.5)无线电子秤称量重复性引入的不确定度分量u1计算如下:=1.20kg(D.1)D.2.2标准砝码不准引入的不确定度分量u2以20000kg载荷点为例,校准使用20t的M1级砝码,其最大允许误差为±50g×20=±1.0kg,用公式(C.7)计算如下:MPEi=0.58kg(D.2)D.2.3无线电子秤的分辨力引入的不确定度分量u3的分度值d=10kg,因此u3由公式(的分度值d=10kg,因此u3由公式(C.8)确定:D.2.4载荷在不同位置测0.29kg(D.3)该不确定度分量符合均匀分布,其在不同位置的测量误差见表D.1。表D.1载荷在不同位置的测量误差位置误差/kg11223241根据公式(C.9),u4为:合成标准不确定度用公式(C.11)计算如下:JJF2050—202316D.2.6扩展不确定度uc=u12+u22+u32+u42=1.59kg(D.5)2.6)各载荷点的不确定度计算汇总于表D.2。表D.2不确定度计算汇总表不确定