温度对电子秤称量性能影响的评估和试验

文章从国际电子秤产品合格评定的角度，阐述了 OIML国际建议R76温度、温度作用下零点示值变化的要求、 试验程序和相关专业基础知识。指出了当前我国电子秤标准、技术法规在该项目上与国际先进标准的差异，并对其原因 做出一定的分析，提出了一些建议。

1.问题的提出

对被测量进行测量的过程中，必须考虑其影响量 的作用和影响，必须对被测量在整个测量过程中产生 的效应，通过检验、试验和理论做出评估。这就形成 了测量不确定度的分析和评价。

电子秤包括称量显示控制器、称重传感器、连接件 等。在称量过程中，自然也受到许多影响和干扰因素 的作用，其中温度就是最重要的影响量之一。

温度对称量显示控制器放大因数(VSI/IW )的 绝对准确度影响很大。称重显示器的阻抗、激励电流 的形式、标称值和不确定度、连接件中的热电动势、 电压测量装置的不确定度、输入信号值（V )溯源 性、重复性和稳定性等都随温度的变化而作不同程度 的变化。正是这种温度作用下，以上诸因素变化的综 合效应，使放大器产生了漂移和变化，影响到称重显 示控制器和电子秤正常的工作。

温度对称重传感器和电子秤的其它连接件亦有很大的影响作用，简单地说，任何物体在温度变化下都能 产生形变，只是变化的大小有差异罢了。因此，温度 对电子秤称量性能影响的评估和试验，成为国内外对自 动衡器评定的重要内容。

在阐述国际法制计量组织（OIML)的规定和要 求的基础上，就目前我国电子秤的标准、技术法规的相 应规定内容，特别是实际的操作情况作些对比分析， 以澄清和统一对OIM L R76及各种自动衡器的国际 建议关于温度要求的理解和认识。

2.国际电子秤技术法规的阐述

国际技术法规对温度提出了二项基本性的要求： 温度和温度对空载示值的影响。其中温度的规定又分 二种情况：

（1）规定温度界限（Prescribed temperature lim-its) —10 ℃—+40 ℃。

（2）特种温度界限（Special temperature limits )

I级衡器温度界限的范围至少为5℃

II级衡器温度界限的范围至少为15℃

II和W级衡器温度界限的范围至少为30℃。

从以上（2)看出温度界限的起始和终止点不做 硬性规定，由设计和制造者根据客户要求和实际使用 情况设定。

以上规定非常全面周详。在法定要求的基础上， 涵盖了各种不同使用要求条件，适应了不同客户的要 求，从而大大加强了该国际电子秤标准、技术法规的兼 容性和操作性。

单纯提出以上要求，国际建议还认为远远不够。 在该计量要求的基础上，提出了强制性的试验程序， 旨在提供标准化的要求，以便用统一的可溯源的方法 来评定电子秤的计量特性和技术特性。

温度测量的程序是：在大气条件下，将被测电子秤 (EUT)置于规定的恒定（constant)温度中，当被测电子秤达到稳定温度后，保持2h，这里的“恒定”系 指在测试期间所记录下的最大温差，不超过电子秤额定 温度范围的1/5，且又不大于5℃。

要求分别在三个指定标准温度下进行加载和卸载 的称量测试，指定校准温度处（通常为20 C对I 级电子秤，则为规定温度界限的平均值）指定的高温 处；指定的低温处，如指定的低温低于10C (新国 际建议版本小于等于0 °C)，则在5℃指定的标准温 度处进行加载和卸载的称量测试。大气压力的变化必 须做定量考虑。除非厂家有规定，否则试验过程中的 绝对湿度不应超过20g/m3。

温度对空载示值影响的试验程度。该项试验可以 与上述“温度试验”结合起来完成，当然，亦可以单 独做。对每相邻的温度，需计算I级电子秤每1 ℃的误 差变化，其它准确度等级计算每5℃的误差变化。进 行该项试验时，不需要施加预载荷，如果电子秤具备自 动置零或零点跟踪功能，则该功能需处于非工作状 态。上述两个温度方面的试验程序曲线见图1。在图 1中前5h通电预热需在20°C温度下进行，并在该温 度一直保持稳定。该试验程序曲线，按照国际建议 R76强制性试验程序的要求，也可采用类似等效的测试程序。

3.存在的问题

目前，我国电子秤温度影响量下称量性能的计量技 术要求、试验及评价，与国际建议和发达国家标准、 技术法规要求之间尚存在一些差异。主要表现在标准 和技术法规的相应要求与实际操作两个方面。

在标准、技术法规方面：我国电子秤的标准和技术 法规对温度作用下的零点示值变化，在采纳国际建议 和国外先进标准时，往往只注意了对其计量性能和技 术指标的要求。如：对于I级电子秤当环境温度相差 1 ℃以及对于其它等级电子秤相差5℃时，其零点或 零点附近的示值变化，不应大于1个检定分度值。而 忽视了看来像枝节的其它基础性和通用性的规定，忽 视和遗漏不少重要条款。例如：每个影响量产生的误 差的确认，应在评价一个影响因子（如温度的影响效 果）时，其它所有的影响因子应保持相对恒定，即接 近于正常值。

正如本文第二部分所述，国际建议进行温度和温 度作用下零点示值的变化试验程序，强调试验时大气 的绝对湿度不应超过20g/m3和对于I级衡器的大气 压力的变化定量考虑，我国的某些电子秤标准、技术法 规往往忽略这一点。另外，我国有的电子秤标准和技术 法规没有将计量、技术要求及相应测试程序的关系区 分开来，往往只做出计量和技术的规定，没有全面严 格的对测试程序进行拟定。使按该标准和技术法规评 价电子秤难以达到统一、溯源和一致的要求。

在实际操作方面、由于标准和技术法规要求的不 够全面和系统、试验人员的经验和责任心、试验管理 控制诸方面的疏漏，在进行温度变化作用下零点示值 的变化试验时，往往不注意以下几点：

（1）恒定温度的含义，在记录中忽视了反映这方 面的信息；

（2）升温和降温期间，温度的变化速率不得大于 1 C/min亦缺少这方面的记载；

（3）自动置零和零点跟踪功能所处的状态，及相 应的操作、数据计算方法；

（4）温度对空载示值影响的读数与预加载的关系；

（5）只进行试验开始时的标准温度（20℃)的试 验,对结束时标准温度（20 ℃)不做，没有完整的履 行上述的试验程序曲线；

（6）没有按图1曲线上每个操作点的要求进行。 例如：只进行一次零点读数，不预加载，不进行稳定 温度下的时间保持等；

(7 )图1试验程序曲线过程中，被测衡器 (EUT)数次开机、关机；

(8)完成图1试验程序曲线过程中，被测衡器 (EUT)数次被调整。

我国电子秤温度试验还大量存在这样一个普遍现 象，设备的功能不能完成温度影响量下对电子秤称量性 能测试施加各种载荷的基本操作，在某些技术机构和 实验室里，当要求进行稳定温度称量性能测试时，需 打开温度箱（室）的门方能进行。由于温度箱（室）

内外温度较大，温度冲击现象在所难免，这样就很难 达到测试环境的稳定的要求（即测试期间的最大温 差，不能超过电子秤额定温度范围的1/5，且不大于 5C蠕变测试下不大于2C温度的变化率不超过 5 C/ h)为解决这一问题，首先，从设备上进行改造 最好，这就需要投一部分资金。其次，将电子秤的模 块一称量显示控制器调整到能显示较小分度值不能大于1/5e。例如：一台测量范围24mV的称量显 示控制器，最大检定分读数为6000 VSI,则对其线 性度进行测试的显示数字间隔为24mV/6000 VSI= 4UV/ VSI。如果该显示器有一个能够显示不大于1/5 X 4UV/ VSI = 0. 8PY/ VSI,即可用该装置来确定其 测量误差。这样可不必打开温度箱（室）的门了。此 仅适用于显示控制器，对电子秤整机无能为力。

如果上述两种方法均不能奏效，只能打开温度箱 (室）的门进行操作，那么，必须在试验报告中注明， 以便进行试验复现和相互认可时注意和承认。

加入WTO后，我国决定建立质检科技体系，其 中重要的组成部分就是现代的认证认可体系，这就给 我们对世界上使用最广泛的测量仪器一电子秤的评定 提出了攻关目标。在电子秤标准、技术法规的内容和试 验的操作上全面、系统的与国际建议接轨，牢牢把握 国际电子秤产品合格评定的原则一统一的计量和技术 要求，以适用政府进行的计量控制；依据标准化的要 求和测试程序，用一致的可溯源的方法，来评定电子秤的计量特性和技术特性，以促进所取测量结果与国内 外的互认和交换。