探討汽車衡非鑄鐵砝碼檢定方法（采用電磁力） 利用現(xiàn)代的電子技術(shù)和傳感技術(shù)研究種電子汽車衡的快速檢定方法，以解決現(xiàn)實(shí)中砝碼檢定不能滿量程檢定、效率低下以及費(fèi)用高的問題。 1 衡器檢定方法現(xiàn)狀及本檢定裝置的意義 內(nèi)外技術(shù)水平現(xiàn)狀：當(dāng)前內(nèi)外衡器檢定所使用的方法均采用砝碼 (比較的標(biāo)準(zhǔn)器為檢衡車) 做標(biāo)準(zhǔn)器，此標(biāo)準(zhǔn)器在實(shí)際使用中存在幾點(diǎn)不足。 1.1 現(xiàn)實(shí)中很難達(dá)到檢定規(guī)程的要求 依據(jù)現(xiàn)行衡器檢定規(guī)程，檢定臺衡器般需要滿量程半的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，即檢定 100t 地中衡需要砝碼 50t，而各地縣級計(jì)量測試機(jī)構(gòu)所配備的砝碼般在 5t 左右，不用替代法，只能檢定滿量程的 1/20，嚴(yán)重違反檢定規(guī)程;隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，80t、100t 型衡器日益增多，此問題急需解決。 1.2 現(xiàn)行檢定方法效率低下 以現(xiàn)行方法檢定型衡器，即使在上述違反檢定規(guī)程的情況下，天zui多檢定兩臺型衡器。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，型衡器用戶猛增，為此必須尋找種替代現(xiàn)行檢定手段。 1.3 檢定費(fèi)用高 現(xiàn)行檢定方法需人力搬倒或需起重設(shè)備，型衡器用戶在檢定時需投入量人力、物力和才力。 1.4 本檢定裝置的意義 可替代現(xiàn)行衡器檢定采用的砝碼 (或檢衡車)，解決現(xiàn)行檢定方法存在的實(shí)際問題，開創(chuàng)衡器檢定新方法。 2 基本原理 以加力裝置對電子汽車衡檢定儀 (以下簡稱“檢定儀”) 傳感器和被檢定衡器傳感器同時行串聯(lián)加力，傳感器輸出信號分別入檢定儀稱重顯示器和被檢定衡器稱重顯示器，比較檢定儀和被檢定衡器示值以確定被檢定衡器的誤差。 3 檢定儀的結(jié)構(gòu) 此結(jié)構(gòu)適用于電子汽車衡臺面為非鐵磁性物質(zhì)制造的電子汽車衡，電子汽車衡非砝碼檢定原理如圖 1 所示。 具體結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)由拉式稱重傳感器、稱重顯示儀表、阻力梁、力架、電磁鐵、穩(wěn)流電源組成。改變穩(wěn)流電源的電流小以改變磁力小，電磁鐵產(chǎn)生的力同時加在了標(biāo)準(zhǔn)傳感器和電子汽車衡傳感器上，兩個系統(tǒng)的傳感器產(chǎn)生的信號分別入檢定儀顯示儀表和電子汽車衡顯示儀表，比較電子汽車衡顯示儀表的示值與檢定儀顯示儀表的示值，其示值的差值即為電子汽車衡的誤差。 滾動車可以在臺面上自由移動，當(dāng)上、下電磁鐵不正對時，上電磁鐵受到水平分力，在此分力的作用下，滾動車自動移動直至不存在水平分力。標(biāo)準(zhǔn)傳感器與力架采取萬向軸連接，以便消除標(biāo)準(zhǔn)傳感器受到的水平分力和力距作用。 導(dǎo)磁材料用于使上下兩個電磁鐵產(chǎn)生的磁場磁力線構(gòu)成磁力線回路使磁力線不泄露，以降低稱重傳感器的輸出信號受磁場的干擾程度。導(dǎo)磁材料采取柔性連接，防止?jié)L動車自由活動受到限制。 標(biāo)準(zhǔn)傳感器使用磁場屏蔽材料予以屏蔽，以減少稱重傳感器的輸出信號受磁場的干擾。滾動車下面墊板，使板的坡度小于 1/500，以便于滾動車可以自由移動。 4 系統(tǒng)的研制及技術(shù)指標(biāo) 目標(biāo)：檢定儀達(dá)到能夠檢定ⅲ級衡器的要求。 (1) 加力系統(tǒng)由 4- 8 套相同加力裝置組成，單個加力系統(tǒng)承受 196kn的力。 (2) 稱重傳感器：非線性 0.01%、蠕變 0.01%、滯后 0.01%、重復(fù)性 0.01%、溫度對靈敏度的影響0.01%/10k、穩(wěn)定性 0.01%/ 年。量程為 20t 的數(shù)字傳感器。采用數(shù)字儀表，通過修正使每個傳感器的線性達(dá)到 0.002%，滯后 0.002%。 (3) 單個加力系統(tǒng)需提供 196kn壓力。 (4) 力架的設(shè)計(jì)：要求承受 196kn壓力。 (5) 阻力梁：能承受足夠的拉力和彎矩。 (6) 確保所加壓力鉛直的設(shè)計(jì)：下電磁鐵的軸心與鉛垂線夾角小于 0.2 度。 (7) 標(biāo)準(zhǔn)稱重顯示器內(nèi)部設(shè)置力 - - 質(zhì)量轉(zhuǎn)換功能，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐暥群秃０斡?jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣萚1] 。(8) 為減小傳感器、力架的蠕變誤差，在檢定時，統(tǒng)規(guī)定加壓時間為 10 分鐘[2]，在標(biāo)定檢定系統(tǒng)時也規(guī)定加壓時間為 10 分鐘，這樣由于蠕變產(chǎn)生的相對誤差減小到±5×10- 5。 (9) 為減小溫度對靈敏度的影響，標(biāo)準(zhǔn)裝置在標(biāo)定時按溫度段行標(biāo)定，從 - 10℃至 +30℃每0℃為段行標(biāo)定 (以適應(yīng)于 - 10℃至 +40℃的使用環(huán)境)。對每個傳感器的溫度特性行檢驗(yàn)，繪制溫度特性曲線以便對傳感器行溫度修正，采用數(shù)字儀表使傳感器的溫度對靈敏度的影響減小到 0.002%/10k。 (10) 穩(wěn)流電源：精度十萬分之。 5 不確定度分析 以 30 噸秤，稱量在 8 噸時為例計(jì)算。 5.1 使用檢定儀檢定衡器的不確定度分析 5.1.1 測量方法 用檢定儀的量值作為標(biāo)準(zhǔn)值行檢定。其示值誤差是被檢定衡器的示值與標(biāo)準(zhǔn)值行比較，按公式行計(jì)算。 5.1.2 數(shù)學(xué)模型 電子汽車衡的示值誤差 5.1.3 方差和靈敏度系數(shù) 依方程 5.1.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度覽表 (以 8 噸為例)如表 1。 5.1.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的分析與計(jì)算 (以 8噸為例) 5.1.5.1 電子汽車衡示值引入的不確定度分量u(i) (1) 電子汽車衡是數(shù)顯重量，因?qū)⑵浞侄戎翟O(shè)定為 1 千克(或者使用小砝碼通過閃變點(diǎn)確定示值)，所以其數(shù)字分辨力為 1kg，設(shè)其服從均勻分布，則 2) 示值重復(fù)性引入的不確定度分量由實(shí)驗(yàn)可知：u(i2)=2.58kg (3) 點(diǎn)誤差引入的不確定度分量 設(shè)點(diǎn)在 - 3—+3 千克之間變化，設(shè)其符合正態(tài)分布，則點(diǎn)引入的不確定度分量為 1kg。 以上分量線性無關(guān)，則 5.1.5.2 檢定儀引入的不確定度分量 (1) 傳感器的引入的誤差 按照設(shè)計(jì)方案，單個傳感器的綜合誤差為0.0134% ， 6 只傳感器的綜合誤差為 20 ×103×1.34× ，設(shè)誤差服從正態(tài)分布，則相應(yīng)不確定度分量為：u(1)=0.36kg。 (2) 稱重顯示器引入的誤差 數(shù)字示值分辨力：因?yàn)榉侄戎禐?1kg，設(shè)誤差服從均勻分布，則相應(yīng)不確定度分量為 u(32)= (3) 砝碼8 噸 m1級砝碼的不確定度為 u(61)=0.1414kg，設(shè)該誤差服從正態(tài)分布，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 u(61)=0.047kg。 所以檢定儀引入的不確定度分量為 5.1.6 合成不確定度 uc=2.82kg 5.1.7 擴(kuò)展不確定度(k=3) u95=3×2.82=8.46kg 6 結(jié)論 本電子汽車衡的總不確定度為 8.46kg，其在使用中的zui允許誤差值為 30kg，6.40kg< (1/3×30) kg，符合檢定系統(tǒng)要求。 7 效率分析 以檢定 60 噸衡器，檢定機(jī)構(gòu)距衡器安裝地點(diǎn)10 公里為例行計(jì)算如表 2。 由計(jì)算可知：檢定儀用時 2.67 小時，砝碼用時 13.8 小時，檢衡車用時 7.3 小時;相對砝碼，使用檢定儀可提率 4 倍，相對檢衡車，可提率 1.7 倍。 8 待討論的問題 本檢定系統(tǒng)是否適用于鐵磁性材料制造的衡器?因?yàn)楸鞠到y(tǒng)上下電磁鐵采用了導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)，其磁力線絕部分集中在上下兩個電磁鐵之間的空間，剩余部分磁力線部分也穿過了秤體 (因?yàn)樯想姶盆F離秤面很接近)，故所有磁力線幾乎全部穿過秤體。所以秤體受上下兩個磁鐵的力相互抵消，秤體不受磁場力的作用，所以本系統(tǒng)應(yīng)該可以適用于鐵磁性材料制造的電子汽車衡。 砝碼 http://www.skypetrial.cn/yujie2012-ParentList-640984/ |
