引言

GB/T 23111-2008《非自動衡器》等同采用OIML R76-2006《非自動衡器》，相比于前一版的OIML R76，新版本引入了模塊的概念，并因此引出了用不同生產(chǎn)商制造的稱重傳感器、稱重指示器等模塊能否組成合格衡器的問題。為解決該問題，R76-2006的3.10.2.3條對非自動衡器提出了兼容性的要求，并在附錄F中規(guī)定了對稱重指示器的兼容性的檢測方法。R76附錄F中對稱重指示器規(guī)定了為確定最大信號電纜長度而需要進(jìn)行的激勵自動補(bǔ)償功能（即激勵反饋功能，或稱長線自動補(bǔ)償功能）的測試方法。R76-2006中關(guān)于稱重指示器的內(nèi)容吸收了WELMEC 2.1《稱重指示器試驗指南（非自動衡器）》中的思想，因此本文中我們從WELMEC 2.1《稱重指示器試驗指南（非自動衡器）》開始討論這個話題。

1 問題的提出

R76將非自動衡器的最大允差按誤差分配系數(shù)P_i分配給組成衡器的各個模塊，并要滿足下式的要求：

P₁² +P₂ ²+P₃ ²+… ≤ 1

連接稱重指示器與稱重傳感器的信號電纜也會引入誤差。R76將該誤差合并在分配給稱重指示器的誤差中。信號電纜引起稱重誤差的主要因素是阻抗，對于通常的直流激勵的稱重儀表就是電纜的直流電阻。恒定溫度下信號電纜電阻引起的誤差在標(biāo)定過程中就自動校正了，而環(huán)境溫度改變引起的電纜電阻變化將可能引起衡器使用中的稱量誤差。R76和WELMEC 2.1認(rèn)為該誤差是確定信號電纜長度的決定因素。

2 WELMEC 2.1《稱重指示器試驗指南（非自動衡器）》的測試方法

WELMEC是歐盟成員國法定計量機(jī)構(gòu)與EFTA之間的一個協(xié)定。WELMEC 2.1《稱重指示器試驗指南（非自動衡器）》是一個推薦性的指南^[1]，但它的主要思路已體現(xiàn)在R76-2006中。WELMEC 2.1的附錄5“稱重傳感器接口的試驗”詳細(xì)介紹了確定最大電纜長度的試驗方法。其確定電纜電阻產(chǎn)生的最大允許誤差E纜用下圖表示：

圖1 分配給信號電纜的最大允許誤差

上圖中，ES 為稱重指示器在工作溫度上限和工作溫度下限量程變化量的一半。

WELMEC 2.1 認(rèn)為電纜引起衡器的誤差是由于電纜電阻的變化影響到了稱重傳感器的激勵電壓，從而產(chǎn)生了誤差，并由此推導(dǎo)了計算公式和測試方法。

圖2 WELMEC 2.1 測試傳感器接口的原理圖

WELMEC 2.1 的試驗方法是：先按稱重儀表允許連接的傳感器個數(shù)選擇Rex，再選擇不同的Rc 測量最小載荷下和最大載荷下的示值，計算單位Rc 對量程變化的影響Sx，再用下式計算最大電纜電阻：

R_纜=E_纜`max×5/Sx[Ω]

其中 E_{纜`max</sub> =(pi×mpe×100)/(n<sub>`max}×e)-Es

再根據(jù)導(dǎo)線的截面積和電阻率計算出最大電纜長度。

由于六線制稱重指示器對激勵電壓的變化起到了補(bǔ)償作用，因此電纜電阻的變化影響到了稱重傳感器的激勵電壓從而產(chǎn)生了誤差的結(jié)論是錯誤的。雖然如此，WELMEC 2.1 的測試程序還是有意義的，只是該測試方法固定了一些參數(shù)，對運算進(jìn)行了簡化。固定的參數(shù)是： 最大工作溫度范圍是50℃，溫度的變化范圍為最大工作溫度的1/2，即25℃；導(dǎo)線電阻的溫度系數(shù)α取為4×10^-3。

在實踐中，按此方法對有的稱重指示器測試和計算出的信號電纜最大長度有可能達(dá)到不可思議的如數(shù)千米的長度。

3 OIML R76 的測試方法

R76-2006 的C.3.3.2.5 規(guī)定了電纜引起誤差的上限Δspan(ΔT)為“溫度引起的稱重指示器最大量程誤差與允許誤差限值之間的差被指定為自動補(bǔ)償裝置對量程補(bǔ)償效果的極限。無論如何，由補(bǔ)償產(chǎn)生的效果不應(yīng)大于最大允許誤差絕對值乘以pi 的三分之一。”即要滿足

Δspan(ΔT) ≤ p_i × mpe - E_max(ΔT)

和 Δspan(ΔT) ≤ 1/3 p_i × mpe_abs

如下圖所示：

圖3 R76-2006 規(guī)定的最大允許電纜引起的量程變化

R76-2006中C.3.3.2規(guī)定了電纜最大長度的測試方法：用分流電阻模擬連接傳感器的最大數(shù)量，用電阻模擬激勵線和自動補(bǔ)償線的電阻。將稱重指示器、模擬電纜和稱重傳感器連接好后先進(jìn)行校準(zhǔn)，再按最大工作溫度范圍（例如50℃）內(nèi)電阻的變化值在兩個方向上改變電纜電阻，量程的變化均不超過Δspan(ΔT)。

R76-2006與WELMEC 2.1的規(guī)定有所不同，相對說來，R76的方法更為簡單、科學(xué)和嚴(yán)密些。