《衡器天平培训教材》PPT课件.ppt

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1、衡器、天平培训教材,主讲：郑培亮单位：广东省计量科学研究院联系电话：、,衡器的分类,非自动衡器包括：非自动天平和非自动秤非自动天平分为数字指示天平（电子天平）及模拟式指示天平（机械天平）非自动秤分为数字指示秤（电子秤）、非自行指示秤（台秤、案秤）、模拟指示秤（度盘秤）自动衡器,衡器的分类,自动衡器分为自动天平和自动秤自动天平以数字指示为主，主要用于质量量值传递，比如质量比较仪、原器天平等自动衡器也是数字指示为主，主要用于工业计量及控制，如电子皮带秤，定量包装秤等,检定规程的制定依据,JJG539-1997数字指示秤JJG13-1997模拟指示秤JJG14-1997非自行指示秤JJG98-199

2、0非自动天平JJG98-2006机械天平以上计量检定规程基本上是依据为国际建议R76，机械天平检定规程是从JJG98-1990中剥离出来,术语,定义秤（weighing instrument)：利用作用于物体上的重力来测定该物体质量的计量特性。秤也可以用于测定作为质量函数的其他量值、数量、参数或特性。非自动秤（non-automatic weighing instrument)在称量过程中需要人员操作（例如像成在器加放或卸区在合伙取得称量结果）的秤。,术语,对此类秤的指示或打印的称量结果，可以直接观察的，均用“示值”一词来表述。非自动秤可以是自行指示的或非自行指示的。自行指示秤（self-in

3、dicating instrument)无人操作即可取得平衡位置和称量结果的秤非自行指示秤（non-self-indicating instrument)完全靠人员操作来取得平衡位置的秤。,术语,电子秤（electronic instrument)装有电子装置的秤计价秤（price-computing instrument)根据所指示的质量与单价，计算付款额的秤价格标签秤（price-labeling instrument)为预包装品打印出质量值、单价和付款额的一种计价秤。,秤的计量特征,最大秤量(maximum capacity)不计算添加皮重在内的最大称重能力最小秤量（minimum ca

4、pacity)载荷少于该值时，称量结果可能产生过大的相对误差称量范围（weighing range)最小秤量与最大秤量之间的范围。最大除皮量（T=+T=-）(Max tare effect)添加皮重装置或扣除皮重装置的最大能力。,计量特征,最大安全载荷(Lim)(maximum safe load)秤所能承受的保持其计量性能不发生永久性改变的最大静载荷。标尺分度（scale divisions)分度间距（模拟示值）(scale spacing)沿着标尺的基线测得的任意相邻两个刻线间的距离。实际分度值(d)(actual scale interval)以质量单位表示的下述数值：a.对模拟示值，指

5、相邻两个刻线对应值之差；b.对数字示值，指相邻两个示值之差。,计量特征,检定分度值(e)(verification scale interval)用于对秤分级和检定时使用的、以质量单位表示的值检定分度数（单分度值秤）（number of verification scale interval)最大秤量与检定分度值之商，用n表示。n=Max/e多分度值秤(multi-interval instrument)秤有一个称量范围，将此范围按分度值的不同分成几个局部称量范围。局部称量范围是根据所加载荷的增减而自动确定的。鉴别力(discrimination)秤对载荷微小变化的反应能力。,计量特征,鉴别力

6、阈(discrimination threshold)对于已给定载荷的鉴别力阈，即是这样一种附加载荷的最小值：当将此载荷在承载器上轻缓地放上或取下时，即能使示值发生一个可察觉到的变化。重复性(repeatability)在实际相同的测试条件下，用同一方式，将同一载荷多次加放到承载器上，秤提供相互一致结果的能力。,计量管理,定型鉴定(pattern evaluation)对在全国范围内从未生产国的（含对原有产品结构、性能、材料、技术特征等方面做了重大改进的）秤新产品样机的全部性能进行全面测试、审查和考核。样机试验(prototype testing)政府计量行政主管部门对属于全国范围内已经定型，

7、而在该单位首次生产的秤新产品投产前所进行的测试、评审和确认。型式评价检定(verification)为评定秤的计量性能，确定其是否符合法定要求所进行的全部工作,计量管理,首次检定(initial verification)对从未检定过的秤所进行的检定。注：首次检定包括：A.新制造、新安装的检定；B.进口秤的检定。随后检定(subsequent verification)秤首次检定后的检定。注：随后检定包括：A.周期检定；B.修理后的检定；C.新投入使用的强制检定的秤，使用前定申请的检定；D.周期检定有效期未到前的检定。该检定通常是根据被检单位或使用者的要求，或是由于某种原因，印封或铅封失效。,

8、计量管理,使用中检验(in-service inspection)检验使用中的秤是否符合计量检定规程的要求；是否处于良好的工作条件；使用是否正确、可靠。,计量单位和等级,衡器的使用计量单位是：毫克(mg)、克(g)、千克(kg)或公斤(kg)、吨(t)未经国务院计量行政部门批准，不得采用非法定计量单位。2部分组成。（国际单位和国家选用的）电子天平的准确度等级有4个：级、级、级、级机械天平的准确度等级有2个：级、级秤的准确度等级有2个：级、级,计量单位和等级,划分准确度等级的依据是：A.检定分度值e，表示绝对准确度；B.检定分度数n，表示相对准确度。最大允许误差在数量级上约为检定分度值。,检定标

9、准器,电子天平如果检定过程中使用该砝码的实际质量值（实际质量值=标称值+折算修正值），则其扩展不确度应不得超过仪器在该载荷下最大允许误差的1/3。如果检定过程中只使用该砝码的标称值，则其最大允许误差应不得超过仪器在该载荷下最大允许误差的1/3非自动秤（电子秤、机械秤）,计量性能,电子天平外观鉴别力+1.4d（免检）秤量的最大允许误差（称量测试）重复性偏载测试（四角误差）配衡装置,计量性能,电子秤外观鉴别力（min max max)+1.4d 1d称量测试重复性 max偏载测试 1/3max（旋转测试）80%max除皮后称量测试,计量性能,机械台秤、案秤（非自行）外观灵敏度（标尺最大值、最大秤量

10、）+mpe 3mm/5mm称量测试（包括零点测试和回零测试）偏载测试（旋转测试）重复性增铊测试（M2等级）,计量性能,度盘秤（模拟指示）外观鉴别力（min max max)+mpe 0.7 称量测试偏载测试重复性,计量性能,机械天平外观分度值及分度值误差横梁不等臂性误差示值重复性链码、游码标尺误差机械挂砝码误差天平全部计量性能的检定要求做到整个检定过程的连续性，不得中途停顿，否则须重新检定。,计量性能,标准砝码的替代当被测试秤最大秤量大于1 t时，可使用其它恒定载荷替代标准砝码，前提是至少具备1 t标准砝码，或是最大秤量50%的标准砝码，两者中应取其大者。在以下条件下，标准砝码的数量可以减少，

11、而不是最大秤量的50%。若重复性误差不大于0.3e，可减少至最大秤量的35%；,计量性能,若重复性误差不大于0.2e，可减少至最大秤量的20%；重复性误差是将约为最大秤量50%的砝码（恒定载荷），在承载器上施加三次来确定的。,检定方法（测试程序）,数字指示秤首次检定只有当秤（含进口秤）通过了定型鉴定或样机试验，并取得了制造许可证，才可进行首次检定。首次检定应进行下述检查和测试。外观检查（目测）法制计量管理标志、计量特征、铭牌以及检定标志和管理标志，若已确定秤的使用条件和地点，则应检查其是否合适。,测试程序,测试2.1 准备：移动式的秤，应在平板或平台上进行测试；带水平调整装置的秤，测试前应将秤

12、调至标准位置；称量测试前，应预加一次载荷到最大秤量，对最大秤量大于或等于10 t的秤，也可用不少于50%最大秤量的载重车辆往返通过承载器不少于3次。2.2 称量测试,测试程序,从零点起按从小到大的顺序加砝码至最大秤量，用相同的方法卸砝码至零点。至少应选定5个秤量：min；最大允许误差改变的秤量；50%max；max注意：加卸砝码时应分别逐渐递增或递减，如果秤装配了自动至零或零点跟踪装置，在测试中可以运行。,测试程序,2.3 旋转测试对固定式悬挂式的秤，将80%最大秤量的砝码施加在承载器（吊钩）上，顺时针旋转360，每90记录一次示值；然后逆时针方向重复上述操作。2.4 多指示装置秤的测试（参照

13、称量测试）2.5 除皮称量测试至少应对2个不同的皮重值进行除皮称量测试（参照称量测试）,测试程序,2.6 偏载测试使用质量大的砝码要比许多小砝码组合的效果好。若使用单一砝码，应放在区域中心位置；若使用小砝码组合，应均匀地分布在整个区域，避免不必要叠放，也不可超出界线。（0不运行）2.7 鉴别力测试（可在称量测试中进行）在承载器上加放某一定量的砝码和10个0.1d的小砝码，然后依次取下小砝码，直到示值I确实地减少了一个实际分度值为I-d。开始示值为200 g，取下一些小砝码，直到示值变为I-d=190 g，加上0.1d=1 g后，再加1.4d=14 g，则示值必须为I+d=210 g,测试程序,

14、2.8 重复性（0运行）分别在约50%max和接近max进行两组测试，每组至少重复3次。每次测试前，应将秤调至零点位置。对所有测试，都应执行首次检定的mpe。如果秤在首次检定后运往另一地区，必要时应考虑测试地区与使用地区的重力值修正。在必要的情况下，计量部门为了进行测试，可以要求申请单位或个人提供测试载荷、仪器和人员。,测试程序,随后检定随后检定按照首次检定的测试程序进行。其中，称量测试可根据实际使用情况，如果不测试至最大秤量，至少测试至2/3最大秤量；除皮称量测试只进行1个皮重量的测试；重复性测试只进行约50%max的测试随后检定的mpe与首次检定相同，使用中检验的mpe是首次检定的2倍。,

15、测试程序,检定结果和检定周期首次和随后检定合格的秤，应出具检定证书，盖检定合格印或粘贴合格证；应注明实施首次检定和随后检定的日期以及随后检定的有效期；应对可能改变秤计量性能的器件或直接影响到秤量值得部位加印封或铅封。使用中检验合格的秤，其原检定证书与印封或铅封仍保持不变。首次检定和随后检定不合格的秤，发给检定结果通知书，不准出厂、销售和使用；中用中检验不合格的秤不准使用。周期为12月。（1年）,测试程序,模拟指示秤和非自行指示秤二秤的测试方法与数字指示秤基本相同。主要区别：鉴别力（灵敏度）称量测试中的秤量点（选点）除皮称量测试（数字秤独有）零点测试误差计算不同,测试程序,鉴别力：非自行指示秤在

16、处于平衡的秤上，轻缓地放上或取下其值约等于相应秤量的mpe绝对值4/10的附加砝码。此时计量杠杆在示准器内应产生可见的移动。（暂不讨论）自行指示秤（模拟）在处于平衡的秤上，轻缓地放上或取下其值约等于相应秤量的mpe绝对值的附加砝码。此时指针应产生不小于7/10附加砝码的恒定位移。自行指示秤（数字）在处于平衡的秤上，轻缓地放上或取下其值约等于1.4d的附加砝码。此时原来的示值应改变。,测试程序,灵敏度非自行指示秤在处于平衡状态时，施加一个附加砝码，其值相当于所加砝码mpe绝对值。由此引起计量杠杆的恒定位移至少应等于：对于max100 kg的秤为3 mm;对于max100 kg的秤为5 mm;测试

17、灵敏度时应以微小的冲击施加附加砝码，以消除鉴别力阈的影响。,电子天平与电子秤的区别,准确度电子天平总的来说，准确度较电子秤高。从绝对精度看：电子天平的e可以是0.1 mg或者更小，而电子秤德e不小于0.1 g；从相对精度看：电子天平的n可以是107，而电子秤的n只有104。虽然在JJG98-1990中也出现了低精度的电子天平，这些是由于历史原因造成的，如何区分低精度的衡量仪器是电子天平还是电子秤，主要看e和d的关系。,电子天平与电子秤的区别,检定分度值e和实际分度值d的关系对于电子天平，de10d，对于电子秤，e=d使用环境要求对于电子天平的，其温湿度要求较高，而电子秤基本上是常温。量程电子天

18、平的测量范围主要用于小量程的测量（5000 kg），而电子秤可以是100 t，甚至200 t。,机械天平,机械天平有别于电子天平和上面所讲的衡器，天平是一种利用杠杆平衡原理测定物体质量的测量仪器。因此，其检定方法也就不同。检定标准器：1.应配备一组相应等级的标准砝码，该砝码的扩展不确定度不得大于被检天平在该载荷下的mpe的1/3。2.对等臂天平的检定，还应准备相当天平最大秤量的一对等量砝码。,机械天平,机械天平,测量天平水平的水准仪分度值不大于0.2的温度计相对湿度不大于5%的干湿度计。检定室温度和相对湿度（见规程表5）振动和气流天平周围无影响天平计量性能的振动和气流存在。天平和砝码应尽量避免

19、阳光直接照射。,机械天平工作环境条件,机械天平,检定前准备工作：天平在正式检定之前，应做好清洁工作。精心地清除天平所有零件的灰尘和包装遗留下来的碎屑。对刀子和刀承应适当用清洁柔软的麂皮或柔软的毛刷清扫，也可用洁净柔软的真丝绸布沾少许无水酒精去污（无水酒精不得和清漆接触）。,机械天平,天平停放时间：如果天平一直放在室内，对于3级及其以上的天平，只要动过刀子，则应停放48 h后方可进行正式检定；只要未动过刀子，在停放2 h3 h后进行正式检定；对于其余的4级及其以下的天平，只要动过刀子，则应停放24 h后方可进行正式检定；只要未动过刀子，在停放1 h2 h后进行正式检定；,机械天平,检定项目,机械

20、天平,对于单盘天平不做“”项，对于不具游码标尺或链码标尺装置的天平，不做“”项检定；对于无机械加码或减码装置的天平不做“”项检定。平衡位置计算：具有阻尼器或数字天平：次读数为平衡位置。普通天平：个回转点计算天平平衡位置。(i1+2i2+i3)/4,机械天平,检定步骤：共部,机械天平,级 3级天平，进行步4级 7级天平，进行步 8级 10级天平，进行步计算公式：双盘天平1.天平的检定标尺分度值：e012/p12=mr/|Ii-Ij|e0/p=(e01/p1+e02/p2)/2i=2,7,5,9 j=1,6,4,8,机械天平,2.天平的检定标尺分度值误差：具有阻尼器的微分标尺天平：（分度）空秤、全

21、量左（右）盘分度值误差：012/P12=|Ii-Ij|-mr/e标i=2,7,5,9 j=1,6,4,8空秤左右盘分度值误差：012=|01-02|,机械天平,普通标尺天平：（mg）空秤与全量时左盘上测得的分度值之差：e10p=|e01-ep1|空秤与全量时右盘上测得的分度值之差：e20p=|e02-ep2|空秤时分别在左右盘上测得的分度值之差：e012=|e01-e02|,机械天平,全量时分别左右盘上测得的分度值之差：ep12=|ep1-ep2|3.天平的横梁不等臂性误差：Y=mk/2ep(I3+I4)/2-(I1+I6)/2测定天平Y时，若小砝码k加在左盘，则mk/2ep项前取“+”，在检

22、定过程中，当平衡位置I2相对于I1代数值减小时，中括号前取“+”，反之，均取“-”。如果Y为正数时，表示天平的横梁右臂长，反之，左臂长。,机械天平,4.重复性：空秤时：0=I0max-I0min全量时：P=IPmax-IPmin单盘天平：检定分度值及其误差、重复性的计算公式与双盘天平相同，只是不存在左右盘之分及横梁不等臂性。,机械天平,机械加砝码组合误差计算公式：KAj=KBj(Ij-I0)e标YepmAj/mp由于在检定机械加砝码组合误差的过程中，将天平的横梁不等臂性带入到检定结果中。当mAjmP/5时，Y忽略不计，否则应考虑其影响。正负号取法：加砝码平衡位置比未加砝码平衡位置的代数和减小，

23、圆括号取“-”，加码装置在天平左臂时，YepmAj/mp取“+”。,机械天平,机械减砝码组合误差计算公式：KAj=KBj(Ij-I0)e标挂砝码的简化检定：根据机械挂砝码装置中各挂砝码的组合方式，允许做适当的简化检定处理。允许在每一个数量级内，只检定标称值的头一个数字为1、2、3（或4）、5、9所对应的各组挂砝码。单盘天平,机械天平单盘,比较机械双盘天平，单盘天平的检定步骤和结果处理较为简单。它除了没有天平的不等臂性外，挂砝码装置均采用减码方式。具体的计算：KAj=KBj(Ij-I0)e标 其他技术指标的计算同双盘天平。,机械天平,检定结果处理检定合格的天平发给检定证书，对不同类型的天平，证书

24、格式做相应调整。检定不合格的天平发给检定结果通知书，对于不合格项应在明确写在通知书上。当天平性能不能满足使用要求时，应进行调修，并力求恢复到原准确度等级；无法修复的，可根据客户要求，做较低准确度的衡量使用，也可按实际技术指标重新定级，并注明。,秤的误差计算电子,无指示较小分度值（不大于0.2e）的秤，采用闪变点方法来确定化整前的示值，方法如下：秤上的砝码m，示值为I，逐一加放0.1e的小砝码，直至秤的示值明显地增加了一个e，变成(I+e)，所有附加的小砝码为m，化整前的示值P，则P由下列公式给出：,秤的误差计算电子,P=I+0.5e-m化整前的误差为：E=P-m=I+0.5e-m-m化整前的修

25、正误差为：EC=E-E0mpe式中，E0为零点或接近零点（10e）的误差。,秤的误差计算电子,示例：一台e=d=5 g的秤，加放1 kg的砝码，示值为1000 g，逐一加放0.5 g小砝码，示值由1000 g变为了1005 g，附加小砝码为1.5 g，代入计算公式：P=(1000+2.5-1.5)g=1001 g化整前误差为：E=(1001-1000)g=+1 g设E0=0.5 g,EC=(1-0.5)g=+0.5 g,秤的误差计算电子,鉴别力在承载器加放某一定量(min、1/2max、max)和10个0.1d的小砝码，然后依次取下小砝码，直到示值I确定地减少了一个实际分度值为I-d,秤的误差

26、计算电子,d=10 g 加1.4d=14 g 加0.1d=1 g 190g 200g 210g I-d=190 g I=200 g,秤的误差计算电子,开始示值为200 g，取下一些小砝码，直到示值变为I-d=190 g，加上0.1d=1g后，再加上1.4d=14 g，则示值必须为I+d=210 g,秤的误差计算,常见的偏载示例图：1 2 1 2 1 2 3 4 3 4 3 4,秤的误差计算模拟,示值误差：应用于所用 E=I-m I-示值，gkg m-砝码质量值，gkg鉴别力：在处于平衡的秤上，轻缓地加放或取下一个约等于相应秤量最大允许误差绝对值的附加砝码，此时指针应产生不小于7/10附加砝码的

27、恒定位移。,秤的误差计算非自行,示值误差：应用于所用 E=I-m I-示值，gkg m-砝码质量值，gkg灵敏度：在计量杠杆处于平衡位置的秤上，轻缓地加放或取下一个约等于相应秤量最大允许误差绝对值的附加砝码，由此引起计量杠杆的恒定位移（计量杠杆力点端所改变的静止距离）至少应为：对Max100 kg的秤为3 mm;对Max100 kg的秤为5 mm。,电子天平与电子秤的检定区别,前面提到电子天平与电子秤的区别主要有4点，因此在进行检定时，也有不同：检定规程对于计量性能的命名不同，但由于均来源于同一国际建议，因此操作基本一致。电子天平 电子秤计量性能名称 鉴别力 鉴别力 最大允许误差检定 称量测试 四角误差检定 偏载测试 重复性检定 重复性测试 除皮称量测试 配衡装置检定,