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地磅的示值誤差分析及其控制技術

衡器最初起源于我國秦朝，秦始皇統一了度量衡后，衡器成為公平貿易活動的重要工具。在我國夏朝，人們發明了杠桿秤，隨后埃及出現天平秤，這些以杠桿原理制作的稱重工具都被稱為機械秤。隨著我國改革開放和技術的不斷創新，結合原始的機械秤原理進行結構改造，利用傳感設備對物體重量信號進行感應，經計算機對感應信號進行分析和處理，逐步研制出許多適應時代發展需求的新型電子衡器。本文將對現代的電子衡器及其計量誤差進行介紹，重點分析衡器的計量誤差及控制技術。
1.引言
我國衡器的發展經歷了悠久的歷史和演變，隨著朝代更迭和技術發展，其稱重原理也在不斷更新和改進，由簡易杠桿原理結構到復合杠桿原理結構稱重，以及利用彈性變形的虎克原理，單點或多支點力點獨立稱重傳輸，逐漸演化成當今操作簡單，稱重方便，稱量范圍廣，稱重精度高的電子衡器。衡器本身最基礎的作用就是測量出物體的重量，衡量其測量是否接近真值的程度，最重要的一項指標就是衡器的精度等級。通過計量，分析衡器的各種誤差來源，對衡器精度等級做出符合性的判斷，并且采取一定措施和方法減少或避免誤差，使計量誤差控制在可接受范圍內。只有這樣，才能保證電子衡器正常運行。
2.電子衡器結構原理簡介
衡器大多數是利用胡克定律或力的杠桿平衡原理測定物體重量。主要由承重系統（如秤盤）、傳力轉換系統 (如杠桿傳力系統）和示值系統（如刻度盤）三部分組成。衡器大體可分自動衡器和非自動衡器兩大類。非自動衡器如機械式臺秤產生誤差來源主要有承重刀口、刀墊磨損鈍位；傳力桿有擦靠，游鉈不標準，托盤不平等因素。隨著現代技術水平的發展，這類衡器逐步被精度高的電子衡器所取代，下面我們主要圍繞電子衡器主要代表一電子汽車衡（地中衡）展開討論。
電子衡器集現代傳感器技術、電子數字技術和計算機技術于一體的全新產物。全數字化的電子汽車衡就是根據現代最先進的數字稱重傳感器和數字稱重顯示儀設計的全電子化汽車衡器，是大宗商品進行計量的主要稱重設備，通常在化工制品、工程混凝土、木材物流、臨海港口和碼頭、各種廠礦、商家等場合得到廣泛使用。其稱重原理是將稱重車輛開到秤臺上，在重力作用下，秤臺給將重力傳遞給承重支承點，使稱重傳感器彈性體產生形變，貼附于彈性體應變梁上應變計橋路失去平衡，輸出與重量數值成正比的電信號，經線性放大器將信號放大，再經A/D電路轉換為數字信號，由儀表的微處理器（CPU)對信號進行處理，顯示出重量數據。數字化的稱重傳感器因為使用了數字技術，所以對溫度變化，磁場干擾以及其他因素的擾動非常敏感，盡管設計者采用了多種抗干擾及溫度補償措施，確保不偏離真實值。但由于安裝或使用不當，仍然會產生一定量的誤差。所以我們對于其結構，安裝和使用常識必須要有充分的了解。電子汽車衡是使用高強度但重量相對較輕的鋼材制作承重板，將承重板架構在稱重傳感器上，傳感器固定在平整厚實的鋼筋混泥土地基上。如果衡器位于基坑內，必須要有排水通風設施。確保不水淹，不潮濕。如果無基坑，在承重板兩端需建造一定坡度的斜坡，便于稱重車輛上下秤體。承重板兩端還應安裝限位螺釘，防止車輛上下秤體時劇烈沖撞搖晃而損害傳感器。
3.電子衡器計量誤差分析
隨著我國計算機相關技術水平的不斷提高，電子衡器應用越來越廣泛’例如利用計算機技術進行原材料重量計量以及對材料份額配比進行控制’這兩項工作對計量精度和配比標準要求特別嚴格’而利用計算機技術正好能保證其精確度和需求。在貿易和產品生產控制過程中，計量人員應該仔細操作’認真記錄，并結合計量操作和數據分析評價計量結果’找出產生計量誤差的原因’及時采取消除計量誤差的處理方法和措施，確保計量數據的有效性和正確性。通過分析和總結，影響稱量結果的準確度主要有如下幾種原因：
（1）零點漂移我們知道儀表里面的運算放大器是采用直接耦合的方式運行，各級的Q點都相互影響。由于各級的放大作用，第一級的微弱信號變化會使輸出級產生很大的變化。當輸人級的Q點發生微弱變化，輸出將隨時間發生緩慢的變化。此時就產生了零點漂移。最易產生零點漂移是溫度的變化，比如突然下雪降溫，天氣過于炎熱，溫度變化是最容易引起零點漂移現象。當然其他因素也會導致零點漂移，例如電源電壓不穩定、強磁干擾、元器件老化引起參數值變化等。傳感器處在非正常環境下工作時，即使不受力，也會產生一定的數值，且不穩定。從而導致稱重操作人員無法獲得準確的物體重量。因此零點漂移誤差對電子衡器精確度影響不容忽視。在具體應用中，電子衡器可以用來稱量多種不同重量的物體，有的物體重量大，有的較輕，這使得稱重傳感器受到的壓力不均勻而且多次反復，導致傳感器不同程度的疲勞，內部的結構不能及時恢復到初始位置，在這種情況下傳感器將變得不靈敏，儀表置零成虛擬狀態，這將帶來較大的置零誤差。
（2）稱量誤差引起稱量誤差的原因主要有如下兩種情況。第一，受力傳感器可能是呈非線性變化，但是檢定時會將傳感器受力時認定為線性變化，衡器的標定程序一般是按照傳感器的線性原理進行標定的，這樣校準時，也不能完全把不同檢定點稱量誤差都控制在同一許可范圍內。考慮到傳感器彈性體在不同程度受力情況下，變形量不成線性變化，在計量檢定規程中規定的數字指示秤的最小稱量，最大稱量，以及中間各個稱量點的最大示值允許誤差也不相同。第二，承重體與周邊如果有擦靠，也會使得稱重物體的重量不能全部作用于傳感器上，導致屏幕顯示的稱重值和物體的實際重量值存在誤差。
(3 )偏載誤差。造成偏載誤差的主要因素是電子衡器傳感器元件的靈敏度不一致。制造傳感器的材料質量不盡完全相同’使用的年限不相同’疲勞強度發生改變’尤其是更換部分傳感器與其他老傳感器不匹配’都會產生偏載誤差。此外還要考慮電子衡器安裝不水平，受力點處的元件生銹，懸空引起受力不實’傳輸線破損’潮濕等各種因素的影響。
4.電子衡器計量誤差控制以及改善
1.提高傳感器的質量。傳感器的質量好與否，直接決定了電子衡器的計量結果是否準確有效。為了進一步提高傳感器的質量，必須要做到以下幾點：（1)傳感器制造時必須充分考慮電子衡器機械傳力的結構并且符合機械傳力的特點，選材優質，制造質量可靠。（2)出廠前，必須進行計量檢定，確保計量性能如穩定性和重復性等指標合格
2.安裝正確，確保安裝質量。安裝后必須進行稱重試驗，仔細檢查受力點是否安裝到位，受力可靠。經過多次試驗后如果示值的重復性、穩定性不合格，就得重新安裝調試。衡器易遭受雨淋日曬，酸堿腐蝕，所以承重面須采用特殊材料進行涂抹，防止生銹和腐蝕。有條件的地方可建避雨棚，設置防護板，安裝避雷設施，進行安全保護。秤體周圍不應有強磁設備，外接電源電壓不應劇烈波動。總之’使用的環境條件必須符合其說明書的要求。
加強對電子衡器的計量檢定。定期檢定和校準是從根本上保證衡器計量結果的準確性有效手段。使用一段時間后，衡器的計量性能都會發生改變。通過檢定，會及時發現數值的偏移量。校準時，應根據實際情況，依據使用說明書采取單點或多點標定和調試。進行校準后，能有效克服衡器的零點誤差、偏載誤差和稱量誤差。如果經校準仍不合格的，可及時進行信息反饋’或維修或停止使用。
加強日常維護，使用者在使用時，要經常查看秤體及元器件是否有擦靠，移位，損傷等影響，不定期清掃泥灰臟物，保持清潔衛生。
5.結束語
電子衡器是工業、農業、商業、科研、醫療衛生等部門的重要工具，而計量檢定則是保證電子衡器準確性的必要操作，計量檢定可以有效減少稱重誤差，避免因為稱量不準確導致的錯誤。許多商家或用戶因對衡器知識不很了解，當發生在使用位置改變和其他變化時，計量結果的準確性會受到相應的影響，尤其是電子衡器由電子元件構成，最易受到干擾。隨著使用時間的增加，可能會出現零點漂移現象和稱量誤差，影響電子衡器計量結果的準確性。只有通過計量檢定和校準程序就可以使衡器回到合法的工作狀態，確保使用精度，保障用戶的利益。

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