大型衡器檢定采用標準砝碼替代法：
衡器檢定通常是采用直接加砝碼法。但在*些實際檢定中,有時需要采取某些非常規的方法,標準砝碼的替代法就是方法*。標準砝碼的替代法即解決了檢定現場砝碼不足的問題,又滿足了進行量傳的要求。大家都知道,計量檢定必須按照*計量檢定系統表進行量值傳遞,在質量*的計量器具量傳系統圖中,常規的量值傳遞方法就是利用直接比較法或者是組合比較法、并借助于相應*度的標準天平將較**度等級的砝碼量值傳遞給較低*等級的砝碼。處于質量*檢定系統圖末端的衡器量值的傳遞,常規的傳遞方法就是采用直接加砝碼法,實現對衡器量值的傳遞。
對于進行量值傳遞的方法通常要求是:該方法的測量不確定度不應大于被檢計量器具*大允許誤差MPE的1/3。但是在衡器檢定中,尤其是大型衡器的檢定和自動衡器的檢定,有時就無法采用上述的常規方法,就需要采用*些在質量檢定系統圖中沒有規定的非常規方法,采用這些方法實現對衡器量值的傳遞。這些方法經過理論上的分析,基本上是能夠滿足其測量不確定度不大于被檢衡器*大允許誤差MPE的1/3這*原則要求的,并且還具有使用方便的特點,在衡器檢定實踐中具有很強的生命力。下面介紹的大型衡器檢定中標準砝碼替代法就是經常采用的,且行之有效的方法*。
我們這里講的大型衡器是指*大秤量在幾十噸以上的衡器。在歷史上,大型衡器檢定都是使用大量的20kg砝碼,用人工搬運的方法*步步地遞進,檢至衡器的*大秤量。這種方法是有*限的,*能實現*大秤量在20t左右衡器的檢定。后來大型衡器檢定又使用了500~1000kg圓柱砝碼或矩形砝碼,再配備之相應的運輸、起吊設備。通常是將起吊設備安裝在載重卡車上,載重卡車承擔砝碼的運輸,起吊設備負責裝卸砝碼并把砝碼放到特定的位置,構成*臺集運輸和起吊雙重功能為*體的檢衡車。檢衡車的起吊設備是否能實現把砝碼放到特定位置,這取決于起吊設備的臂長和靈活程度。有些起吊設備完成不了將砝碼放置到衡器特定位置的任務,這就需要配備與之相適應的輔助方法。若是圓柱砝碼可以采用人工滾動的方式實現將砝碼放到特定位置,而矩形砝碼就得使用電瓶叉車將砝碼放到特定位置。我國各地地市級以上的技術機構都配備了檢衡車,*般檢衡車的載重量不超過20多噸,卡車自重也不會超過20多噸。用這種檢衡車的方法也只能實現*大秤量在50t左右衡器的檢定。道路和交通運輸的規定也不允許卡車的載重量再大,*以許多*規定汽車衡的*大秤量在60t就足夠了。但是我國現在大型衡器的秤量已發展至*二百噸,檢定機構要實現對這些衡器*大秤量(滿量程)的檢定是十分困難的,但是又必須實現對衡器*大秤量(滿量程)的檢定,這*點對用于貿易結算的衡器尤其重要,這是檢定機構的責任。
要實現對這些衡器*大秤量(滿量程)的檢定,其方法*是:配備足量的標準砝碼,由檢衡車多跑幾趟的方法拉足滿量砝碼實現對衡器*大秤量的檢定,這種方法對路途較遠的檢定場合,費用較大、*為不經濟。另*種方法是配備*定量的標準砝碼,在檢定現場尋找合適的“替代物”,采用標準砝碼替代法實現大型衡器*大秤量的檢定。標準砝碼替代法是對大型衡器檢定時,由于準備的標準砝碼數量達不到衡器*大秤量*需的量,可以使用其它恒定的載荷代替標準砝碼進行檢定。方法是:①*先將檢定現場*具備的標準砝碼放到被檢衡器的承載器上,檢定至需要進行替代的秤量;②記錄該秤量的誤差以及尋找該秤量的“閃變點”(化整前誤差)*用小砝碼的量,然后將標準砝碼卸下,注意此時不應空秤;③將替代物加到被檢衡器的承載器上,并通過加減小的替代物使衡器該秤量恢復原有的誤差狀態,尋找“閃變點”*用小砝碼要與上述的*致;④此時就可以再向衡器的承載器加上前面被替代下的標準砝碼,進行該衡器較大秤量的檢定;⑤直至*有的標準砝碼又都加到衡器上,再進行砝碼替代;⑥這樣重復幾次砝碼的替代,直至檢定到衡器的*大秤量。
在砝碼替代過程中必然會產生*定的方法誤差,而導致這些方法誤差的主要原因是由被檢衡器的重復性,故在進行標準砝碼的替代時就應當對被檢衡器的重復性提出相應要求。在*建議R76《非自動衡器》、R134《動態公路車輛自動衡器》和我國*計量檢定規程JJG555-1996《非自動秤通用檢定規程》、JJG907-2003《動態汽車衡(車輛總重計量)》都具有關于標準砝碼替代法的規定,對被檢衡器的重復性提出了相應要求。具體規定是:“當被檢衡器的*大秤量大于1t時,可使用其它恒定載荷替代標準砝碼,前提是至少具備1t標準砝碼,或是*大秤量50%的標準砝碼,兩者中應取其大者。在以下條件下,標準砝碼的數量可以減少,而不是*大秤量的50%。
若重復性不大于0.3e,可減少至*大秤量的35%。若重復性不大于0.2e,可減少至*大秤量的20%。重復性是將約為*大秤量50%的載荷在承載器上施加三次來確定的。”從以上規定可見,當檢定小于等于1t的衡器時,必須配備與被檢衡器*大秤量等量的標準砝碼。當檢定大于1t的衡器時,才可以使用標準砝碼的替代法,但是必須具備1t的標準砝碼。“必須具備1t的標準砝碼”的規定,我們認為這*要求太低了,但這是*上的規定。在我國有些省市為保證衡器的檢定質量和衡器產品的出廠質量,要求開展大型衡器檢定的技術機構,必須配備*檢衡器*大秤量50%的標準砝碼,或者是50t的標準砝碼,兩者中應取其大者。生產100t以下衡器的企業必須配備與*大秤量等量的標準砝碼,生產100t以上衡器的企業應配備100t的標準砝碼。按照*建議和我國檢定規程的規定,當具有標準砝碼的數量達到被檢衡器*大秤量的50%時,只需要進行*次砝碼替代就可以檢至衡器的*大秤量,此時對被檢衡器重復性提出要求。
當被檢衡器重復性不大于0.3e時,允許具有標準砝碼的數量為35%被檢衡器*大秤量就可以進行檢定,新的R76*建議將該“35%*大秤量”改為“*大秤量的1/3”,這*改變沒有質的變化,此時需要進行二次砝碼的替代才能檢至衡器的*大秤量。當被檢衡器的重復性不大于0.2e時,允許只具有標準砝碼的數量為20%被檢衡器*大秤量就可以進行檢定,這樣就需要進行四次砝碼的替代才能檢至衡器的*大秤量。這里*說的重復性是指在衡器50%*大秤量進行的,有人說,既然能夠在50%*大秤量處進行重復性,那就不需要在35%*大秤量和20%*大秤量處進行砝碼替代了。請注意此處的重復性是使用恒定載荷進行的,不是砝碼。
在進行砝碼替代時,使用的替代物(恒定載荷)可以是在檢定前事先運到現場,也可以在現場臨時找*些質量穩定的載荷。運到檢定現場的替代物可以是檢衡車和*些車身比較短的車輛;在檢定現場臨時找的替代物可以是*些質量穩定的載荷,例如鋼板、型材等。國外有些技術機構把裝滿水的水罐作為替代物,這種替代物要求在檢定現場具有*速注水設施。下面分析*下砝碼替代法是否能夠滿足測量不確定度不大于被檢衡器*大允許誤差MPE的1/3這*要求。為了方便以*臺常見的SCS-60型大型汽車衡為例進行分析,SCS-60型汽車衡的*大秤量Max=60t,分度值e=d=20kg,分度數n=3000。若具有21t標準砝碼,這些砝碼的量是衡器*大秤量的35%,需要二次砝碼的替代才能完成對衡器*大秤量的檢定,要求衡器的重復性不超過0.3e。
那么*次砝碼的替代應該在21t秤量處進行,衡器此秤量的*大允許誤差MPE為1.0e,那么替代誤差δ就等于衡器的重復性(0.3e)。這樣此時的替代誤差δ(0.3e)就小于衡器*大允許誤差MPE(1.0e)的1/3。砝碼的*次替代應該是在42t秤量處進行,此秤量的*大允許誤差MPE為1.5e,由于是*次砝碼的替代,替代誤差δ等于兩次衡器的重復性均方和,δ=(0.3e)2+(0.3e)2!=0.42e。這樣替代誤差δ(0.42e)也小于衡器*大允許誤差MPE的1/3(0.5e)。若具有12t標準砝碼,這些砝碼的量是衡器*大秤量的20%,需要四次砝碼的替代才能完成對衡器*大秤量的檢定,要求衡器的重復性不超過0.2e。
那么*次砝碼替代應該在12t秤量處進行,衡器此秤量的*大允許誤差MPE為1.0e,那么替代誤差δ就等于衡器的重復性,具體為0.2e。這樣此時的替代誤差δ(0.2e)就小于衡器*大允許誤差MPE的1/3(0.33e)。*次砝碼的替代是在24t秤量處,此時*大允許誤差MPE仍為1.0e,其替代誤差δ是兩次重復性的均方和,等于(0.2e)2+(0.2e)2!=0.28e,這樣替代誤差δ仍小于衡器*大允許誤差MPE的1/3(0.33e)。第三次砝碼的替代是在36t秤量處,此時*大允許誤差MPE仍為1.0e,其替代誤差δ等于三次重復性的均方和,為(0.2e)2+(0.2e)2+(0.2e)2!=0.34e,此時替代誤差δ也基本上滿足等于衡器*大允許誤差MPE的1/3(0.33e)的要求。第四次砝碼的替代是在48t秤量處,此時*大允許誤差MPE為1.5e,其替代誤差δ等于四次重復性的均方和,為(0.2e)2+(0.2e)2+(0.2e)2+(0.2e)2!=0.4e,替代誤差δ也能滿足小于等于衡器*大允許誤差MPE的1/3(0.5e)這*要求。但是*建議和我國檢定規程在具有50%*大秤量的標準砝碼進行替代,沒有對被檢衡器的重復性提出特殊的要求,如果按上述的計算方法此時就有可能滿足不了“不大于被檢衡器*大允許誤差MPE1/3的要求”。
*以從嚴格意義上講在具有50%*大秤量的標準砝碼進行替代時,應當也提出對被檢衡器重復性的要求,至少應要求衡器的重復性不超過0.5e。標準砝碼的替代法,在*建議R107《非連續累計自動衡器》和我國計量檢定規程JJG648-1996《非連續累計自動衡器》中也有相應的要求。規定是要求被檢衡器必須具有可放置標準砝碼的裝置,并按被檢衡器*大秤量的大小,要求配備*定量的標準砝碼。
