對(duì)地磅“置零裝置”的幾個(gè)問(wèn)題探討

一、問(wèn)題提出

在國(guó)際法制計(jì)量組織（OIML）發(fā)布的 R76-1《非自動(dòng)衡器》（2006 年）國(guó)際建議中，使用了比較大的篇幅對(duì)“置零裝置”和“零點(diǎn)跟蹤裝置”提出了要求，并指出了相應(yīng)的型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法。這是一個(gè)什么樣的問(wèn)題？試驗(yàn)方法是否能夠方便正確檢測(cè)？

1．地磅“置零裝置”的作用

當(dāng)承載器上無(wú)載荷時(shí)，將示值設(shè)置到零的裝置，一共分為五類，分別為“初始置零裝置”、“非自動(dòng)置零裝置”、“半自動(dòng)置零裝置”、“自動(dòng)置零裝置”和“零點(diǎn)跟蹤裝置”。

2．幾種“置零裝置”的意義

（1）“非自動(dòng)置零裝置”

此類裝置通常是使用于“非自行指示衡器（俗稱：機(jī)械衡器）”上，采用手動(dòng)調(diào)節(jié)計(jì)量杠桿的“游鉈”和“平衡裝置”方式，將計(jì)量杠桿平衡且示值為零點(diǎn)。

（2）“半自動(dòng)置零裝置”

此類裝置通常是針對(duì)電子衡器，由操作人員對(duì)鍵盤上一個(gè)專用的按鍵操作后，使衡器顯示示值回到零點(diǎn)狀態(tài)的裝置。

（3）“自動(dòng)置零裝置”

“自動(dòng)置零裝置”通常是針對(duì)自動(dòng)衡器而設(shè)計(jì)的一種功能，可以在自動(dòng)運(yùn)行剛開(kāi)始時(shí)執(zhí)行操作，作為自動(dòng)稱量周期的一部分或在設(shè)置的時(shí)間間隔以后運(yùn)行。當(dāng)自動(dòng)置零裝置作為每個(gè)自動(dòng)稱量周期的一部分而動(dòng)作時(shí)，應(yīng)不能中止其運(yùn)行或?qū)⑵湓O(shè)置為以固定的時(shí)間間隔來(lái)運(yùn)行。

 “自動(dòng)置零裝置”在《非自動(dòng)衡器》的文件中雖然也提出，但是在一般的非自動(dòng)衡器中很少有此功能，這是因?yàn)榉亲詣?dòng)衡器的稱量不是連續(xù)的，一般情況下可以由操作者采用“半自動(dòng)置零裝置”進(jìn)行置零，當(dāng)影響因素比較小的時(shí)候，還可以利用“零點(diǎn)跟蹤裝置”進(jìn)行自動(dòng)置零。

（4）“初始置零裝置”

其概念是：在地磅接通電源和使用之前，能將示值自動(dòng)置零的裝置。 從上述概念可以很清楚了解到“初始置零裝置”的功能，是將地磅承載器設(shè)計(jì)的重量值控制在一個(gè)范圍內(nèi)，防止由于承載器重量值超出一定范圍后影響稱重傳感器的使用范圍，這是原因之一；原因之二是，地磅在校準(zhǔn)好后，可能使用一段時(shí)間后，許多因素都會(huì)引起稱重傳感器零點(diǎn)信號(hào)電壓發(fā)生較大的變化，這些變化有偏正的，也有偏負(fù)的；原因之三是，如果“初始置零裝置”由于某些原因變大，必然會(huì)影響地磅的線性指標(biāo)，從而影響地磅的稱量性能。

（5）“零點(diǎn)跟蹤裝置”

其概念是：在不影響稱量性能的情況下，既是承載器上有微量載荷，當(dāng)電子衡器處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)自動(dòng)將零點(diǎn)保持在一定范圍內(nèi)的裝置。 在地磅中設(shè)計(jì)“零點(diǎn)跟蹤裝置”的目的，是地磅特有的一種功能，從上述概念上可以清楚了解到，它是能將散落在承載器上少量的雨水、雪花、散狀物料的重量不斷跟蹤掉，使地磅的空載狀態(tài)時(shí)的顯示始終為零點(diǎn)，便于操作人員不必時(shí)常清理承載器上的重物。但是，為了避免承載器上的重物不宜太多，又不影響衡器的整體性能，所以規(guī)定了一個(gè) 4%Max 的范圍。

二、R76 的試驗(yàn)方法

1．國(guó)際法制計(jì)量組織（OIML）出版的 R76-1技術(shù)要求

任何“置零裝置”的范圍均不得改變地磅的大秤量。置零裝置和零點(diǎn)跟蹤裝置的總范圍不得大于衡器大秤量的 4%；初始置零裝置不大于大秤量的 20%。這些指標(biāo)要求在型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)中進(jìn)行檢測(cè)。但對(duì)于能夠滿足稱量大允許誤差、重復(fù)性、偏載性能、鑒別力、影響因子等的要求的衡器，允許衡器有一個(gè)比較大的初始置零范圍。

2．初始置零范圍

承載器空載時(shí)，將衡器置零。在承載器上施加試驗(yàn)載荷并關(guān)閉衡器電源，然后接通。重復(fù)此操作，直到在承載器上所加載荷在關(guān)閉和接通電源后示值不能回零為止。能重新置零的大載荷即為衡器初始置零范圍的正向部分。

從衡器上取下承載器，若承載器取下后，衡器不能被重新置零，則應(yīng)在正常接通電源后取下承載器并在衡器可承載的任意部位（如在承載器的支架上）施加載荷，直到衡器再次指示零為止。然后依次取下載荷，每取下一個(gè)載荷時(shí)，衡器通斷電源一次。衡器在切斷和接通電源時(shí)，仍然能被重新置零所取下的大載荷即為衡器初始置零范圍的負(fù)向部分。

初始置零范圍是其正向部分與負(fù)向部分之和。如果承載器不易取下，則只需考慮初始置零范圍的正向部分。

3．非自動(dòng)與半自動(dòng)置零 試驗(yàn)方法與檢測(cè)“初始置零范圍”的方法相同，只是使用置零裝置來(lái)代替電源的開(kāi)關(guān)。

4．自動(dòng)置零和零點(diǎn)跟蹤范圍

按照“初始置零范圍”檢測(cè)方法取下承載器，并在衡器上放置載荷直至指示為零。取下少量載荷，在每次取下載荷后，給出自動(dòng)置零裝置所需運(yùn)行時(shí)間，以便觀察衡器自動(dòng)重新置零。重復(fù)該程序，直至衡器不能自動(dòng)重新置零。從衡器上取下的、衡器仍能自動(dòng)重新置零的大

載荷就是自動(dòng)置零范圍。如果承載器不易取下，一個(gè)實(shí)際有效的方法是：如果衡器具有其它置零裝置，可以向衡器添加載荷，并使用另一個(gè)置零裝置將衡器置零。然后取下載荷，檢查自動(dòng)置零裝置是否仍然可將衡器置零。從衡器上取下的、仍能自動(dòng)重新置零的大載荷即為自動(dòng)置零范圍。

三、問(wèn)題及解決方法探討

1．方法一

對(duì)于汽車衡、軌道衡之類的大型衡器來(lái)講，其承載器都是無(wú)法取下的，所以這個(gè)“負(fù)向置零范圍”也是無(wú)法檢查的，雖然在 R76 的條款中也說(shuō)明了承載器不能取下時(shí)，是可以不進(jìn)行檢查的。我們認(rèn)為，這個(gè)檢查項(xiàng)目其原始出發(fā)點(diǎn)是控制使用單只稱重傳感器的小型衡器，防止衡器的稱量范圍超過(guò)稱重傳感器的稱量范圍，從而達(dá)到保護(hù)衡器的正常穩(wěn)定使用。一般情況下，對(duì)于大型衡器來(lái)講，所配備的多個(gè)稱重傳感器其大秤量總的稱量范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)衡器的稱量范圍，所以在沒(méi)有特殊要求時(shí)，是不會(huì)影響衡器計(jì)量性能的。在 R76 國(guó)際建議中推薦的方法，除杠桿式衡器所選用的稱重傳感器之外，其他類型的電子衡器選用稱重傳感器時(shí)的冗余量都是大于 20%以上。

2．方法二

從稱重指示器設(shè)計(jì)角度來(lái)看這個(gè)問(wèn)題，“初始置零裝置”和“零點(diǎn)跟蹤裝置”的范圍不一定是正、負(fù)對(duì)稱的（當(dāng)然，如果設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定正、負(fù)置零范圍相同，就另當(dāng)別論了），如果僅僅檢測(cè)“正向置零范圍”，而不檢測(cè)“負(fù)向置零”范圍，是不能判定出這個(gè)“置零裝置”的總范圍的。

問(wèn)題之一：對(duì)于電子衡器來(lái)講，只進(jìn)行單側(cè)“置零范圍”的檢測(cè)，既然無(wú)法判定出這個(gè)“置零裝置”的總范圍，還要檢測(cè)“初始置零裝置”的范圍有什么意義呢？

問(wèn)題之二：按照國(guó)際建議 R76 規(guī)定的檢測(cè)方式，對(duì)于大型衡器不但需要搬動(dòng)大量載荷或砝碼，而且還需要耗費(fèi)大量的時(shí)間。從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，這個(gè)指標(biāo)是稱重指示器與稱重傳感器、承載器所匹配后產(chǎn)生的一個(gè)固有的參數(shù)，是不一定需要在現(xiàn)場(chǎng)采用搬動(dòng)大量載荷來(lái)檢測(cè)的，所不同的是不同規(guī)格衡器產(chǎn)品的“置零裝置”總范圍，與選擇的稱重傳感器的大秤量和數(shù)量，與承載器的重量有關(guān)。

例如，一臺(tái) 150t 的電子汽車衡，承載器長(zhǎng)度為 18m，自重 14t，其選用了 6 只額定輸出是 2mV/V、大秤量是 40t 的稱重傳感器，稱重指示器的激勵(lì)電壓為 12V。那么， 12 2 /150 156 40V mV V t mVt× × = = × 汽車衡測(cè)量范圍大信號(hào)電壓 ，20%Max初始置零裝置范圍的信號(hào)電壓= 20% 15 3 × = mV mV ，4%Max零點(diǎn)跟蹤范圍的信號(hào)電壓=4% 15 0.6 × = mV mV ；如果該汽車衡改為 8 只同樣規(guī)格的稱重傳感器，那么， 12 2 / 150 11.258 40V mV V t mVt× × = = × 汽車衡測(cè)量范圍大信號(hào)電壓 ，20%Max初始置零裝置范圍信號(hào)電壓= 20% 11.25 2.25 × = mV mV ，4%Max零點(diǎn)跟蹤范圍的信號(hào)電壓=4% 11.25 0.45 × = mV mV ；

如果選用了 6 只額定輸出是 1mV/V、大秤量是 30t 的稱重傳感器，稱重指示器的激勵(lì)電壓為12V。那么， 12 1 / 150 106 30V mV V t mVt× × = = ×汽車衡測(cè)量范圍大信號(hào)電壓 20%Max初始置零裝置范圍信號(hào)電壓= 20% 10 2 × = mV mV ，4%Max初始置零裝置范圍的信號(hào)電壓= 4% 10 0.4 × = mV mV 。承載器自重所占信號(hào)電壓的計(jì)算也是同樣：6 只 40t 稱重傳感器 12 2 / 14 1.46 40V mV V t mVt× × = = ×汽車衡承載器的信號(hào)電壓 ，6 只 30t 稱重傳感器 12 1 / 14 0.9336 30V mV V t mVt× × = = × 汽車衡承載器的信號(hào)電壓 ，8 只 40t 稱重傳感器 12 2 / 14 1.058 40V mV V t mVt× × = = × 汽車衡承載器的信號(hào)電壓 。由此可見(jiàn)，對(duì)于同一臺(tái)衡器而言，20%Max 初始置零范圍信號(hào)電壓和 4%零點(diǎn)跟蹤范圍信號(hào)電壓，不但與稱重指示器的激勵(lì)電壓有關(guān)，還與所選用稱重傳感器的數(shù)量、大秤量、額定輸出有關(guān)。

3．方法三

因?yàn)橹昧阊b置和零點(diǎn)跟蹤裝置的總范圍不得大于衡器 4%Max，就預(yù)先在承載器上加載略大于4%Max 的載荷，接通電源后使衡器置零，依此輕緩的取下少量載荷，每次取下載荷后，給出置零裝置所需運(yùn)行時(shí)間，檢查是否仍然將衡器自動(dòng)重新置零。重復(fù)該程序，直至衡器不能自動(dòng)重新置零。從承載器上取下的、衡器仍能自動(dòng)置零的大載荷就是自動(dòng)置零或零點(diǎn)跟蹤的范圍。 這個(gè)方法實(shí)際上就是利用了“初始置零范圍”，預(yù)先將“置零裝置和零點(diǎn)跟蹤裝置”總范圍的載荷并入“初始置零范圍”內(nèi)，也就可以避免不能拆卸承載器，而不進(jìn)行“負(fù)向部分”的問(wèn)題。 那么，是否也可以通過(guò)在承載器上加載 10%Max 左右的附加載荷后重新校準(zhǔn)衡器零點(diǎn)，進(jìn)行“初始置零范圍”負(fù)向置零范圍的檢測(cè)？從衡器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析和以上計(jì)算來(lái)看，這種方法存在一定的問(wèn)題，因?yàn)楦郊?10%Max 左右載荷后，再進(jìn)行正向置零試驗(yàn)的量值太大，實(shí)際上將該衡器的稱量范圍增加了 20%，可能會(huì)影響產(chǎn)品的稱量性能。

4．方法四

如果從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，這個(gè)指標(biāo)是稱重指示器與稱重傳感器、承載器所匹配后產(chǎn)生的一個(gè)固有的參數(shù)，我們是否可以按照一定的比例縮小，選擇一臺(tái)大秤量比較小的衡器進(jìn)行試驗(yàn)？比如針對(duì)大秤量為 150t 的汽車衡，將其稱重指示器接到一臺(tái) 150kg 的臺(tái)秤上，進(jìn)行測(cè)試“置零裝置”的總范圍。但是，這時(shí)必須注意所選用的稱重傳感器的大秤量、數(shù)量、額定輸出等指標(biāo)，和稱重指示器的激勵(lì)電壓。

四、結(jié)束語(yǔ)

1．如果“置零裝置”和“零點(diǎn)跟蹤裝置”的總范圍，確實(shí)對(duì)衡器產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生影響，那么就應(yīng)該嚴(yán)格控制。不但需要檢測(cè)出“正向置零部分”，而且一定要檢測(cè)出“負(fù)向置零部分”，從而了解該衡器“置零總范圍”是否超出允許的范圍，不能因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因而放棄不做。如果只需要檢測(cè)“正向置零部分”，而可以因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因放棄不檢測(cè)“負(fù)向置零部分”，說(shuō)明這個(gè)

指標(biāo)對(duì)于衡器來(lái)講是不重要的，對(duì)于大型衡器可以不檢測(cè)該項(xiàng)指標(biāo)。

2．如果認(rèn)為“置零裝置”和“零點(diǎn)跟蹤裝置”的總范圍，“正向部分”與“負(fù)向部分”是對(duì)稱分布的，可能會(huì)給檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)偏差。因?yàn)椴煌Q重指示器的設(shè)計(jì)參數(shù)是不同的，既可能“正向部分”偏多一些，也可能“負(fù)向部分”偏多一些；也可能兩部分是浮動(dòng)的；當(dāng)然，也有可能是對(duì)稱分布的。

3．從設(shè)計(jì)角度來(lái)看，該項(xiàng)指標(biāo)是“稱重指示器”的一項(xiàng)參數(shù)，只是由于與衡器所選用稱重傳感器的大秤量和數(shù)量，以及承載器的重量等參數(shù)有關(guān)，完全可以經(jīng)過(guò)計(jì)算后，通過(guò)傳器模擬器來(lái)完成。