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地磅自动称重装置的国际建议

时间:2017-12-12 10:31 来源:h 点击数:

—、目的与回顾

本文回顾自动称重装置国际建议发展的过程, 并对已采纳的新建议的一些部分做说明。这些建 议由OIML TC9/SC分会负责,秘书处仍为UK (NW/ML 即英国、国家称重和测量实验室。

该工作始于1963年,当时为了非连续累计称 重的需要,首次纳入国际建议。之后,原有的三个 建议:R50皮带秤、R51校验秤和R61重力式装料 装置,由于被新发展的技术所超越。现与两个新建 议,R106自动轨道衡和R107非连续累计秤一起重 新起草。目前全部五个建议都已起草完毕。

二、分类的原则

要了解国际建议发展过程,首先要研究当前 起草的全部五个建议所属类型的称重装置有何不 同。可根据特定的计量特征、误差限和试验程序 作为讨论称重装置定义问题的出发点。我们所接 受的定义,通常不是以用途为依据,而是装置的 功能,有时也根据所使用技术的实质。

通常,自动称重装置并不用来简单称重一般 商品。称重是在特定情况和特定时间依据特定功 能完成。例如,轨道衡就具有多种功能,既可称 袋装货物,又可将其与散煤一起称重。所以根据 功能的使用来区别是有效的。功能的运用可包括 各种情况的一般术语(terni ,而不是被称物品。 我们所使用的术语(term功能与装置的能力有 关一什么是能做的一般特性对软件工程师可 能是更多熟悉的术语,并不增加计量学的内容。

从技术来区分功能也是有效。在某些条件下, 技术的运用对装置和建议具有关键性特征。R50连 续累计秤也许是最好的例子,R50也称为皮带秤, 因此不能简单的用做其他型式的累计秤。这也使 能将一些技术如电子的、软件的考虑用于建 议中。

在普通名词中可以是下列中的一个:

运用功能技术能被用的技术

人们通常认为在运用时基于最大利益和最 少限制的建议是理想的;但应考虑到功用和应规 定的技术。在起草建议中的接受每一个普通的事 项应满足规定的实际需要和受控的实际称重装置。

这样,我们现有的五个建议已能满足各种各 样的目的,虽不能根据理想的方法分类但已包 括了全部各种称重装置的需要。

三、确定精度的方法

用来确定误差限的各种方法例如参看“误 差规范” error regimei以后再评论。只对与装 置的运用和功能有关问题在此讨论。 在各种情况下 所有国际建议的基本特征如图1所示。

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在小质量情况下允许相对误差增大。在适 用的各种相对误差之间,需根据测量范围、质量 大小来规定误差限。

误差方式如图2所示。

实际上几乎对每一个建议都需使用不同的方 法。根据以往的做法,在原则上装置的运用和功 能方面每一种误差规范可以简化。对非自动称 重装置情况,基本目的是显示重量且根据示值 所确定的精度是固有的。因此,R76的误差限是由 衡器的分度值确定。

在工业运用中规定载荷质量的最大相对误 差通常是合理的,即采用相对误差值。对于累计 称重装置R50R10),随机误差的影响较小 所取得平均值大大超过他,这样可用总的相对误 差来规定精度。对重力式装料称重装置R6D装料的精度比显示值更为重要。所以,用装料的 平均值和最大偏差来规定R61的相对误差限。

R51 X类最初是执行对包装物平均重量校 验用。在此运用中,秤的分度值、平均误差和误 差的分布都是相对的。因此,是根据秤的分度值 来确定平均误差mpsdmpsdR87 (包装物品 净容量的要求有关,它与包装物大小有关的一系 列相对误差限相适应。

R107规定为总相对误差值Total relative error lima或累计误差限,即与误差限有关的检定分度 值允许的范围。实际上根据任何测量装置规定 一些要求,似乎是更适合符合逻辑的方法。

针对给定的一个装置规定某一相对误差的 结果,在小测量值时大部分误差源显得更为重 要。所以对每个类型必须规定一个最小容量。定 义为最小额定值该值由厂家规定,也可自主 选择,但应负有责任。

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四、精度级

所认可的每一个国际建议的内容,是以装置 的功能做为基本定义,它需要应对任何类型装置 所能遇到的大范围变化的运用。对于每一个国际 建议精度要求可有很宽的范围。恐怕不是所有运 用都有可遵循的细则如果需要,所有装置的细 则也可归入它的范畴内。在客观上这不受限制,但可根据需要加以控制。因此应对精度要求的范 围做定义。

实际上是将每一类型的装置分为若干个精度 级别,于是误差限是根据与装置功用有关的每个 级别来定义。非自动称重装置有四个级别实际 10:1划分,给出整个精度范围为1000:1。如此, 通过选择秤的分度值可提供足够的灵活性。这是 因为被称物需要有很宽的范围,对于某些自动称 重装置只要求较小的应用范围。

R107有四个精度级别0.20.51.02.0, 为最大允许误差使用中的百分数,采用类似 方法,R50有三个精度级别,R106有四个。然而, 对精度的整个范围在每个级别可规定相当小的值。

对于R51R61, TC9/SC2将其改进为开发级 系统System of open classed ,在此系统中,可按 级别检定称重装置,Q是已知级别的标志因子 (Class designation factor) ,X (D 规定的误差限为倍 增形。X表示误差方式error regim),这样误差 限按比例增大。做为例子,重力式装料装置具有 多个不同的最大允许偏差mpsd,它是由平均值 根据载荷称重范围而定和大小为最大允许偏差 0.25的最大平均误差来确定。对于载荷大于15kg, X(1)级为1%。其他级别是按照全部规定的误差限 x按比例增大。如果需要对某个给定类别装置再 定义另一种制式那么可由一个字母表示的另一 种级别例如Y(y)

原则上可用图来说明2表示出若干可能 的误差定式,X可以是其中任何一种。图3表示出 对某一特定误差方式倍增形()Multiplier 选用各种数值。需要规定标志因子()designation factor ,以达到可定义和可受控的目的。x可选用 1x 10k, 2x 10k5x 10k,其中K可为正、负整数 或零。

级别的使用通常由国家法制部门规定例如 规定合理的运用范围和被称的物料。原则上讲要 制定这些规定要花较长时间。然而,在制定法规 时,使用OIML国际建议和根据它来制定标准很容 易被忽略。

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开放式级别概念来规定精度的方法是明确的 但是非常灵活。在不要求强制管理的商品和新研发发的产品,应给定有规章可依的授权管控方法。


五、R61 的参考精度级Reference accuracy class)

运用R61开放式级别的原则可导致另外一些 新的结论,R61的误差限是根据装料的情况来确 定的,这对装料称重装置是非常重要的要求。装 料的精度取决于对所装料成分类型的能力所以 从逻辑上讲,应该用想要称重的物料对装置进行 试验。

然而,在影响量试验时,一般情况下,不可 能做物料试验甚至如果在此情况下可以做物料 试验,限制仅只能使用试验的物料也是不合理的。 除非型式批准的装置只能对某一类物料,在首次 检定时必须完成全部物料试验,物料应是通常使 用的物料所测定的精度级是针对当时给定的任 何物料。

根据全部规定的影响量和根据物料受控装置 操作在静态方式下,在做称重功能精度的型式批 准阶段时,能做些什么试验,仅根据在静态条件 下影响量试验的结果就可用来规定参考精度级 (reference accuracy clas)。测量基本的称重功能的 精度,并显示可以获得最好可能特性。

因此,按R61对装料称重装置型式批准和检 定,可具有参考精度级和根据被称物料确定一个和多个使用精度级jperation accuracy clas对所 有情况得到的最好结果确定精度级。详细的试验 程序编写为规范的使用法则。该程序可用流程图 来说明,参考精度级如图4所示,使用精度级如 5所示。

这样方法的唯一缺点似乎是型式检定与静态 称重的容量有关,与装料功能的精度无关。因此, 作为型式批准的技术检验的部分,需规定装置必 须用典型物料工作,以保证在这样基本操作方式 下设计的功能有效,例如,作为一台装料装置。

六、文件结构和补充文件

每个国际建议包括影响量试验附录的主要文 件已起草。附录A增补了基本计量试验方法。写 入第6章中。建议中增加了扩大电子装置试验要 求的内容。

最近,对每一个国际建议的详细的试验程序 文件都有改进。其目的是将所有试验用一个合理 的文件处理,并规定了需要的附加试验典型 例子是对于次要参数的困难试验,如置零精度。 试验程序文件可看成是建议的一部分,做为法制 计量程序总体的一部分。

每一建议的第三部分是型式评定报告,型式

评定有两个王要部分:

(1)带有将测量数值过程记入试验结果的详细 试验报告格式;

2)经充分校核的表格,将全部试验结果与功 能检查一起记入。在此,通过或不通过的划定将 被决定,并记录在条。

型式评定报告表格的格式便于将设计检验与 批准判定过程的试验程序报告公开(如图6 示)。

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文件提供的包装品应与功能核对是否一致, 但也能做结构上改进(付录A中的影响量试验, 在试验程序文件中是重复的,是为了成为一独立 文件纟。但是,我们现在已充分确定,在不同试 验室之间完成的完整的包装试验过程具有合理的 一致性。

对于确定计量标准的一致性是必不可少的要 求。在对很多散装物和包装商品自动称重的国际 贸易和称重装置实现单一化市场是第一位重要的。

这也意味着在不同实验室间所确定的共同的 通用的试验结果间的互认,原则上,由一个实验 室没有必要完成所有的试验。改进的型式试验和 装置的发展将变得非常有利。由于实际上技术和 经济上的理由,为了修改装置原有的设计,通常 宁可重新设计一个完整的装置。所以对于仅对装 置次要部分的改进或仅对系统的部分改进其装置 都要提供批准。在这样情况下,对机器的完整试 验往往并不需要。符合试验程序和试验结果共同 格式对于贯彻促进试验结果更为实用,对于上述 的装置型式批准,可以降低工业成本和促进产品 革新,而不是对其有负面影响。概括起来,所补 充的文件对工业和计量权威有益的国际建议将能 有更透明的执行过程。

* OIMLTC9/SC2秘书处决定将以前的附录A和试验程序打印在单独的附录中。

七、静态方法

对于静态称重装置,用静态方法研究规定的 误差限看来是合理的,因为它通常均服从随机误 差,往往使用包装物的平均重量,因此试验方法 一定简单而实用。

所以,只对R51 X精度级检验秤check weigher)的误差限规定为静态偏差standard deviation ,R51,置零误差的试验也允许选用静 态方法取数个零荷载的称重值求平均值。因为 随机误差可能高于0.25e的置零误差限。通过或不 通过的判断标准只能允许稍微不达标的装置有极 小的通过概率这是为了使达标的绝大多数装置 得到认可。

假定所有零载荷的读数值的真实的平均值 M的误差为零。这样对真实平均值不确定性的 估计值x与示值的标准偏差和称重次数有关

n=60

接收iccepi ”的数据为

|x|^ 0.25e-0.167S

根据t分布t distributioi)求得,M为零误 差,其值不大于0.25e,概率为0.9如图7()所示。 然而,如果M=0.25e装置的拒受rejecting概率 0.9如图7 (b)所示,所以在试验程序草案提出, 如果:

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则零点误差应被接收如果使用其它方法证 明真实平均值M小于或等于0.25e的确倍度为 90%,那么零点误差是可被接收iccep} ”, S是如此之高,7的误差限小于0.25e,显然对 被试验仪器做动态试验是不实际的必须使用静

态试验方法。建议对程序做其它的改变。作为对 次要参数的任何试验的实际方法都是可接受的, 这是因为任何零点误差在其它称重试验中也将作 为系统误差显示出来。重要之处是一旦使用静态 试验,试验中的不确定性水平就变得明显。

重要的是应记住非静态方法包含有类似折中 的意思例如对装置参考试验精度的误差就为我 们所接受。运用静态方法研究国际建议已确定试 验判定标准有可能获得某些有益的结果,但是如 果试验简单、实用和经济,那么某些折中总是能 被接受。

八、动态设置的可靠性R5)

在实际中,分选秤(:atch weigher)和校验秤 (:heck weigher)通常用于高速率工作此时,动 态影响就非常重要。与常规的砝码校准相比较, 典型的食品包装商品不仅密度低且重量分布不均 匀,因此在高速称重时,称重装置可能得到的不 精确性是与静态称重有关。

对分选秤(:atch weigher)允许对载荷动态设 置很方便。在不同时间正常的工作速度对包装商 品称重此时包装商品的实际静态重量记录 在操作手册中作为校准的参考(标准重量,对 此后的载荷就能被非常精确称重,只要所提供的 载荷具有同样的特性和质量很多包装商品也具 有典型的特性所以在很多情况下,几乎可能消 除所有系统误差,无论如何,如果实践中被证明 有效,设备能有效的使用应很明显。TC9/SC2提出 的难题是有些会员国Member State)要求校准装 置应加封印,而对每一台装置都要提供加封而涉 及到成本增加是不能接受的。

记录下的校验结果可通过存取作为证据,如 果设备具有存取功能和要求经控制键盘具有显示 功能,需增加计数器或者甚至使用设置软件标记 的简单方法来达到。具有和传统的读/写加封相等 同的功能和接受必要条件的下述优点:

除非使所用的形状,甚至让人操作人员都 不能发现;

仅只能对动态设置稍微增加一点软件开发 费用

所增加的费用仅只能由厂家负担,要求不 增加硬件的费用或产品是售价。

当然,对于设备加封的使用应由国家规定决 定,非常有这样的可能出现,动态设置证明是如 此有用对会员国最终都将规定加封。电子加封 的设备或许是过时的考虑,因为没有更多的方法 得到TC9/SC2的认可。也许,甚至与此为基础可 以证明在经济方面是合理的。

九、结论

OIML TC9/SC来自的21个参加会员国5个观 察员国和6个联络员组织组成对工业做了若干重 要的技术贡献为在很多不同国家间对很宽领域 内各种复杂装置取得一致,与每一个自身的传统 计量控制取得协调,这始终是不容易的,最终需 要某些折中和依赖某些技术创新,然而,我们希 望这些国际建议现在在简单的机械装置仍然运用 时,就对可能出现的任何新的技术相适应。

十、译后语

本文译自OIML 1995年在巴黎发表的 '"Weighing Toward the Year 2000” 论文集。在上世 纪末,是衡器由机械步入电子的时代。在此期间 OIML组织制定了六个新的国际建议,其内容主要 包含了除之后制定的动态钱柜娱乐汽车衡国际建议外的自 动衡器的国际建议。与此同时,在OIML会刊上发 表了不少有关新的电子衡器基础概念和知识,以 及国外专家对这些问题的观点和认识。对我们了 解电子衡器很有帮助。特别是对从事衡器工作的 人士有帮助,由于我国很少有机会参加有关衡器 会议和国际建议的制定。我准备如果有能力会将些文章介绍给希望了解这方面知识的同行。由 于这类文章很不好翻译,加上中外文化和关注方 面的差异,本人外文和知识的不足,难免有疏漏 和错误的地方敬请读者谅解。但愿此文能对读 者有些启发作用。

 


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