數字指示秤的誤差來源與檢定方法研究

唐秋晨

（北京市西城區計量檢測所，北京 100055）

1 引言

數字指示秤在現代工業和商業中廣泛應用，其準確性和穩定性對于確保產品質量和交易公平至關重要。然而，數字指示秤在長期使用過程中，往往會出現誤差，這些誤差可能來自各種因素，如環境條件、機械部件磨損、電子元件漂移等。因此，進行數字指示秤的誤差來源與檢定方法研究，對于維護數字指示秤的準確性至關重要。

2 數字指示秤的誤差來源分析

2.1 偏載誤差

（1）位置移動導致的稱量變化。位置移動誤差指的是在進行數字指示秤的測量過程中，被稱量物體或秤臺可能會發生微小的位置變化，這些變化會導致稱量結果產生誤差。這些位置變化可能是由于稱量臺不穩定、操作人員的不慎或被稱量物體的自身特性引起的。例如，在將物體放置在秤臺上時，如果物體稍微傾斜或發生微小移動，這可能會導致秤臺上的力分布發生變化，進而影響測量結果。尤其是在需要高精度的測量任務中，這種位置變化可能會引起明顯的誤差。

（2）傳感器靈敏度差異。不同數字指示秤通常使用不同類型的傳感器技術，而不同傳感器之間的靈敏度可能存在差異。這些差異可能源自制造過程中的誤差、材料的不同性質或者裝配過程中的不一致性。因此，即使在相同條件下施加相同的負荷，不同傳感器的響應可能會有所不同，導致測量結果產生偏差。這些差異在高精度測量中可能會變得尤為顯著。

2.2 稱量誤差

（1）稱量臺擦靠和零點漂移。稱量臺擦靠是指在進行測量時，被稱量的物體與秤臺之間可能會發生摩擦或接觸，這種接觸可能會影響秤臺上的力的傳遞，導致稱量結果的誤差。例如，當將一個物體放在秤臺上時，如果物體的邊緣與秤臺發生接觸，摩擦力可能會影響稱量結果，尤其是在小負荷測量時更為顯著。同時，數字指示秤也可能受到零點漂移的影響，即在長時間的使用過程中，數字指示秤的零點參考可能會逐漸發生變化，導致在測量過程中顯示的零點值發生偏移。這些因素都可以引起稱量誤差，特別是對于需要高精度的測量任務來說，誤差可能變得更加顯著。

（2）線性變化的影響。傳感器在進行測量時，其響應通常應當是線性的，即在荷載增加的情況下，傳感器的輸出信號應當按比例增加。然而，在實際應用中，傳感器的線性性能可能會受到各種因素的影響，包括浮塵、沖擊力和溫差等。這些因素可能導致傳感器的線性特性發生變化，進而引起稱量誤差。線性變化的影響通常是漸進的，因此在進行長時間或高精度測量時，可能會變得明顯。

3 數字指示秤的誤差檢定方法

3.1 重復性測試

重復性測試指評估數字指示秤在不同條件下的測量結果的穩定性和一致性。

（1）檢定設備零點鑒定。在進行重復性測試之前，首先需要對檢定設備的零點進行鑒定。這是因為數字指示秤的零點可能會因為各種原因而發生漂移，例如溫度變化或長時間使用后。鑒定的目的是確保檢定設備的零點與實際零點一致，以消除零點誤差的影響。

（2）確定數字指示秤的載荷限度。在重復性測試中，技術人員需要逐漸增加數字指示秤的負載，同時記錄每個載荷下的示值。通常，測試會從最小負載開始，例如20 e，然后逐步增加負載，如500 e、2 000 e，一直到最大量max。在每個載荷下，要確保數字指示秤的示值穩定后再記錄。這個過程旨在確定數字指示秤在不同負載下的示值是否穩定，并且鑒定是否存在重復性誤差。

重復性測試的關鍵在于確保數字指示秤在相同負載下的示值之間的差異在最大允許范圍內。如果示值之間的差異超出了規定的允許誤差范圍，那么需要對數字指示秤進行進一步的鑒定或維修以確保其準確性。通過重復性測試，可以評估數字指示秤在實際使用中的穩定性，為計量檢定提供重要的數據支持。

3.2 偏載測試

偏載測試旨在評估數字指示秤在不同載荷下的測量準確性和偏差，具體操作如下：

（1）實時顯示載荷變化。在進行偏載測試時，需要實時顯示數字指示秤的載荷變化?，F代的數字指示秤通常配備了數碼顯示屏，可以即時顯示當前的負載值。這個步驟是為了確保測試過程中能夠準確監測載荷的變化，以便后續的數據分析。

（2）支撐點設置。在進行偏載測試時，需要在數字指示秤的承載平臺上設置適當的支撐點。支撐點的位置和數量通常是根據數字指示秤的設計和規格來確定的。支撐點的作用是確保負載均勻分布在數字指示秤的傳感器上，防止不均勻的載荷分布引起測量偏差。

在偏載測試中，通常會將載荷逐漸增加到數字指示秤的最大負載限度，同時記錄每個負載下的示值。這樣可以評估數字指示秤在不同負載下的測量準確性和偏差。如果在測試中發現示值與實際負載之間存在明顯的偏差超出規定的允許誤差范圍，那么可能需要對數字指示秤進行進一步的鑒定或修復，以確保其測量結果的準確性和可靠性。偏載測試是數字指示秤計量檢定的重要環節，有助于評估其在實際使用中的性能和穩定性。

3.3 稱量測試

稱量測試用于評估數字指示秤在不同負載條件下的測量準確性，具體操作如下：

在進行稱量測試時，需要按照規定的負載范圍逐步增加負載，并記錄每個負載下的數字指示秤示值。同時，需要使用標準砝碼或其他已知質量的物體進行負載，以確保負載的準確性。在每個負載下，計算數字指示秤的稱量誤差，即數字指示秤示值與實際負載之間的差異。然后，將這些稱量誤差值與預先設置的最大允許誤差進行比較。如果在任何負載下，稱量誤差超出了最大允許誤差范圍，那么數字指示秤可能需要進一步鑒定或修復以滿足精確度要求。

通過稱量測試，可以評估數字指示秤在不同負載條件下的測量準確性，并確保其性能符合預定的標準。這有助于保證數字指示秤在實際應用中的可靠性，特別是在需要精確稱量的領域，如科學實驗室、制藥工業和貿易計量中。

4 數字指示秤誤差的改善措施

4.1 環境控制措施

（1）溫度和濕度控制。首先，使用專門的溫濕度控制設備，如空調系統，從保持環境的溫度和濕度在所需范圍內。這些設備可以持續監測并調整環境條件，以確保它們不會發生劇烈的波動。將數字指示秤安置在遠離陽光直射和加熱設備的位置，以減少局部溫度變化對秤的影響。這可以通過選擇合適的放置位置來實現，例如，避免將秤放置在暖氣或冷卻設備的附近。其次，定期監測和記錄環境的溫度和濕度是維持恒定條件的一部分。通過使用溫濕度傳感器，可以實時監測環境參數，并確保它們在規定的范圍內。這些傳感器應安裝在離數字指示秤足夠近的位置，以便及時檢測到環境變化。數字指示秤的控制系統應配置為根據傳感器數據自動進行溫濕度補償校準。同時，建立警報系統，以便在環境條件超出允許范圍時能夠及時通知操作人員，從而采取必要的糾正措施。

（2）減少振動和干擾。首先，確保將數字指示秤放置在一個穩定的表面上，選擇堅固且平穩的工作臺或支撐表面，以確保秤能夠穩固支撐，不容易受到外部振動的干擾。水平度的檢查和確保表面的清潔和均勻性都有助于維持秤的穩定性。其次，采取隔離措施以減少外部振動的傳遞。這包括使用減震墊或振動吸收器來吸收外部振動，特別是在不平穩的表面上。對于更高級別的振動隔離，可以考慮使用專門設計的振動隔離臺或隔離裝置，以顯著減少來自地面振動和外部干擾的影響，確保稱量結果的穩定性。同時，要避免數字指示秤附近進行大幅度的物品移動或操作，以減少外部干擾的可能性，并確保秤不受到強烈的風或氣流的影響。

4.2 定期校正數字指示秤

首先是校正操作，定期校正數字指示秤需要按照一定的程序和方法進行操作。技術人員應該準備好已知準確值的標準砝碼，這些標準砝碼的質量應涵蓋數字指示秤的測量范圍。然后，將這些標準砝碼依次放置在數字指示秤的托盤上，記錄下數字指示秤的測量值。與標準值進行比較后，可以計算出數字指示秤的誤差。如果誤差超出了規定的容忍范圍，就需要進行校正操作。校正可以通過調整數字指示秤的內部參數或電子設置來實現，以確保數字指示秤的測量結果與標準值一致。其次是外觀完整性檢查，在進行校正操作之前，還需要對數字指示秤的外觀進行檢查，以確保其外部結構和組件的完整性。這包括檢查顯示屏、刻度盤、按鍵和連接電纜等部分是否存在磨損、損壞或松動。如果發現任何問題，應及時進行維修或更換，以確保數字指示秤的正常運行。外觀完整性檢查也包括確保數字指示秤的鉛封完好，以防止不正當的干預或篡改。

通過定期校正數字指示秤，可以確保其測量結果的準確性和可信度。這對于各種行業的計量應用都至關重要，特別是在需要高精度和可追溯性的領域，如制造業、醫療保健和科學研究。通過維護數字指示秤的外觀完整性和進行校正操作，可以延長其使用壽命并提高測量的可靠性，從而滿足質量控制和監管標準的要求。

4.3 加強數字指示秤的維護

數字指示秤維護包括兩個主要方面，即更新和養護。

首先，更新涉及軟件和硬件方面的升級。這可以包括安裝最新的固件或軟件更新，以確保數字指示秤的性能和功能處于最佳狀態。同時，也可以考慮更換老化或損壞的零部件，以延長數字指示秤的壽命。其次，養護包括日常維護措施，如定期清潔數字指示秤的外部和內部，確保沒有積聚的灰塵或污垢影響測量精度。還應檢查連接電纜、傳感器和顯示屏等組件，以確保它們的正常工作狀態。最后，維護人員還可以鑒定數字指示秤，以糾正潛在的誤差。維護操作應當按照制造商提供的維護手冊和建議進行，以確保維護的正確性和有效性。

通過定期維護數字指示秤，可以確保其長期性能和穩定性，減少測量誤差的可能性。這對于各種領域的計量應用都非常重要，特別是在需要精確測量和高可靠性的環境中。維護數字指示秤可以延長其使用壽命，提高測量的可靠性，減少停機時間，并滿足質量控制和監管標準的要求。因此，維護工作應當列入計量設備管理的重要日常任務之一。

4.4 數據記錄與核實確認

首先，數據記錄是整個計量檢定過程的基礎，它有助于確保測量結果的準確性、可追溯性和合規性。通過詳細的數據記錄，可以追蹤每個測試點的具體情況，包括測試時間、被測物體、測量值等信息。這些記錄不僅對于檢定結果的合法性和可信度至關重要，還在質量控制、質量保證和質量管理中發揮著關鍵作用。此外，數據記錄也為后續的數據分析、趨勢分析和問題排查提供了基礎。

其次，數據核實確認是確保數據真實性和一致性的關鍵，常用的核實方法包括：雙人核查，在記錄數據之后，通常需要由兩名不同的操作員獨立核查記錄的準確性。這有助于減少單一操作員的錯誤和誤操作，提高數據的可靠性；時間戳和簽名，記錄的每個數據點應當包括時間戳和操作員的簽名。時間戳顯示了數據記錄的時間，而簽名則表明操作員對數據的負責。這些信息可用于追溯和確認數據的來源和完整性；校驗和鑒定，對于數字指示秤，可以定期進行校驗和鑒定，以確保其測量結果的準確性。校驗涉及將已知的標準值與數字指示秤的測量結果進行比較，以驗證其準確性。鑒定則是根據校驗結果進行必要的調整，以確保數字指示秤在測量時提供準確的結果；電子記錄系統，為了提高數據記錄的可追溯性和可管理性，可以使用電子記錄系統。這些系統允許數據的實時記錄、存儲和檢索，同時提供數據備份和安全性保障。同時，電子記錄系統還可以生成報告和趨勢分析，有助于更好地理解數字指示秤的性能和穩定性。

通過正確的數據記錄和核實確認方法，可以確保數字指示秤的計量檢定過程具有高度的可信度和可重復性。這有助于滿足質量標準和法規的要求，確保生產過程和產品的質量得以控制和維護。同時，也為持續改進和優化數字指示秤的性能提供了有力支持。

5 結語

綜上所述，數字指示秤作為現代工業和商業中的重要測量工具，其誤差來源的研究和檢定方法的優化對于確保其性能至關重要。文章分析了關于數字指示秤誤差的來源，并提出了一系列有效的檢定方法和維護措施，可以幫助制造商、監管機構和用戶提高數字指示秤的準確性和可靠性。這將有助于推動數字指示秤在各個領域的廣泛應用，促進質量控制和公平交易，為社會和經濟發展提供更多的支持和保障。