簡(jiǎn)要分析流量計量、電子秤發(fā)展的特點(diǎn)及稱(chēng)重式液體流量標準對電子秤的要求，詳細分析電子秤的技術(shù)指標，推算液 體流量標準對電子秤最大稱(chēng)量及不確定度的估算方法，列舉電子秤檢定的方法，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行分析。

0.引言

隨著(zhù)社會(huì )的不斷進(jìn)步，科技快速發(fā)展，流量計量 越來(lái)越受到重視。近年來(lái)流量計量相關(guān)技術(shù)也取得 了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種新式流量計相繼投入使用， 老式流量計也有了很大的技術(shù)提升。從國家級院所 到地方計量檢測部門(mén)，都建立了流量標準并開(kāi)展流 量標準相關(guān)技術(shù)研究，以滿(mǎn)足工業(yè)系統對流量計計 量的需要。

液體流量計量是流量計的重要分支，其標準裝 置應用廣泛，原理多樣，其中以稱(chēng)重流量標準應用最 為廣泛，具有運行穩定、效率高、精度高等特點(diǎn)。電子秤是稱(chēng)重法流量標準的重要組成部件，合理正確的設 計選擇標準的電子秤是建立一套稱(chēng)重式流量標準的 基礎。

1.電子秤簡(jiǎn)介

現在常見(jiàn)的電子秤主要有機械式衡器和電子式衡器，近年來(lái)，電子天平以精度高、反應快、體積小、壽 命長(cháng)、使用方便、功能齊全等特點(diǎn)應用更加廣泛。

20世紀80年代以前生產(chǎn)或購買(mǎi)的液體流量標 準所使用的電子秤多是機械式天平，采用人工手動(dòng)操 作，效率低下。隨著(zhù)自動(dòng)控制及電子技術(shù)的不斷發(fā) 展，流量標準裝置自動(dòng)化程度不斷提高，選擇電子秤時(shí)， 也可以選擇能夠和計算機通信的電子天平。

2.液體流量標準裝置電子秤選擇

2.1規程解讀

JJG 164-2000《液體流量標準裝置檢定規程》中 多處提到對衡器的要求，在此一一解讀。

通用技術(shù)要求中，4.3.1.1電子秤一般采用機械秤或電子秤，電子秤應用自校功能。4.3.1.2電子秤 的電纜、容器的連接管路和電纜不應在衡器上產(chǎn)生 附加力。自校功能是為了保證在檢定周期內天平的 準確性，以保證裝置的性能，其他部件與衡器脫開(kāi)是 衡器正確使用的基礎。

計量器具控制中，5.1.1.1檢定電子秤用標準砝碼， 其不確定度應優(yōu)于衡器不確定度。說(shuō)明電子秤的檢定使用標準砝碼，不確定度更優(yōu)的砝碼所檢出的結果 可信、可用。

在5.2.5電子秤檢定中，介紹了電子秤檢定的方法， 不確定度評定方法。

在5.2.9.2機械秤動(dòng)態(tài)效應檢定中，介紹了機械秤動(dòng)態(tài)效應的檢定方法和不確定度評定方法。

在5.2.10.1裝置合成不確定度中，列舉了不同原 理液體流量標準不確定度合成的公式，從各質(zhì)量法 原理公式中可以看出，衡器不確定度為裝置合成不確 定度的主要項。

2.2技術(shù)性能要求 2.2.1稱(chēng)量范圍

稱(chēng)量范圍是指最大稱(chēng)量到最小稱(chēng)量之間的范圍。

最大稱(chēng)量是電子天平的一項重要指標，指不計 添加皮重時(shí)的最大稱(chēng)量能力。選擇電子天平時(shí)，要選 合適的最大稱(chēng)量。液體流量標準裝置有其流量范圍 指標流量計在被檢時(shí)每次測量時(shí)間不應少 于裝置要求的最短測量時(shí)間t，以渦輪流量計為例， 檢定時(shí)要求流量計檢定點(diǎn)包含q腿，每個(gè)檢定點(diǎn)的檢 定次數不少于3次，對于準確度等級優(yōu)于0.5級的 流量計，每個(gè)流量點(diǎn)的檢定次數不低于6次。為滿(mǎn)足 流量計檢定的基本要求，同時(shí)提高流量計檢定的工 作效率，電子天平的最大稱(chēng)量至少要大于1。

稱(chēng)重法液體標準裝置要求液體從容器頂部注 入，在沒(méi)有緩沖裝置的情況下，液體注入的過(guò)程中尤 其是大流量狀體將會(huì )對天平產(chǎn)生較大沖擊。設介質(zhì) 密度為p，最大流量狀態(tài)時(shí)，介質(zhì)出口流速為v。，則流 體對天平產(chǎn)生的沖擊力為V。。

對介質(zhì)進(jìn)行稱(chēng)重還要考慮需要容器對介質(zhì)進(jìn)行 收集及稱(chēng)重箱，稱(chēng)重箱在滿(mǎn)足使用要求的情況下質(zhì) 量m。越輕越好。

除了考慮以上稱(chēng)量因素，為保證天平不會(huì )因過(guò)載 而損壞，最大稱(chēng)量需加一定的保險系數，也就是最 大載荷再放寬一些，但并不是越大越好。此處可取

最小稱(chēng)量應理解為樣品每次添加的最下劑量， 小于該載荷值時(shí)稱(chēng)量結果可能產(chǎn)生過(guò)大的相對。不 同等級天平最小稱(chēng)量如表1所示。

2.2.2分度值

分度值是天平的重要參數，有實(shí)際分度值和檢 定分度值e。實(shí)際分度值是指相鄰示值之差，即可顯 示的最小讀數，檢定分度值用于劃分天平級別與計 量檢定，以質(zhì)量單位表示的值，檢定分度值應滿(mǎn)足 d在e在10 d，在一般情況下，檢定分度值e還應服從 e=10kkg，其中k為正整數、負整數或零。選定電子天 平時(shí)，要從絕對精度即檢定分度e值著(zhù)手，如選擇 0.01 mg的天平，不能將精度概要表述為1/10000或 1/100000，這樣有時(shí)是相對精度，而實(shí)際精度可能達 不到使用要求。

某流量標準裝置在流量點(diǎn)0.1 mg/s進(jìn)行檢定 時(shí)，一次檢定時(shí)間為20s，則一次稱(chēng)量重量為0.2mg, 若采用精度為十萬(wàn)分之一，最大稱(chēng)量0.1 kg的天 平（其絕對精度只有0.1mg)，所得出的結果是不準 確的。

2.2.3 不確定度

從液體流量標準裝置合成不確定度分項看，電子秤所引入的不確定度是其主要項，其不確定度大小將 在很大程度上影響裝置整體不確定度。選購天平時(shí)， 可以直接看到最大稱(chēng)量、分度值等參數，卻不能知道 不確定度與什么參數相關(guān)，在考慮不確定度的情況 下選擇天平時(shí)，將會(huì )無(wú)從下手。下面分析一下稱(chēng)重法 液體流量標準裝置用天平不確定度的計算。

以某電子天平為例：型號為ME4002;最大稱(chēng)量 為4 200 g;可讀性為0.01 g；重復性為0.01 g；線(xiàn)性誤 差為0.02g。

由以上參數及電子天平檢定規程可知，實(shí)際分 度值d=0.01 g，取檢定分度值e=10 d=0.1 g。

檢定分度數 n=Max/e=4.2x104。

天平準確度等級為II級e為0.1 g，5x103^n^ 1x105。

其最大允許誤差為±1.0e，即±0.01 g。

以某被測物體m為例，在天平對物體進(jìn)行稱(chēng)量 時(shí)，假設天平讀數為n，則有m=n，u (m) =u (n)

假設天平的線(xiàn)性誤差引入的不確定度符合均勻 分布，已知用天平進(jìn)行稱(chēng)量時(shí)，其線(xiàn)性誤差是其不確 定度的主要來(lái)源。所以，在不知道天平不確定度時(shí)， 可以用天平最大允許誤差除以姨作為電子天平的不確定度估算，即根據天平等級，檢定數及檢定分度 值進(jìn)行估算。

2.2.4其他要求

選購電子天平時(shí)除考慮其以上介紹主要參數 外，還要考慮天平結構、尺寸等是否滿(mǎn)足現場(chǎng)需要。 現代流量計量標準多設有測控系統，以實(shí)現實(shí)驗過(guò) 程的自動(dòng)控制和數據自動(dòng)采集處理。所以在選擇電 子天平時(shí)要求天平電子系統具有通信功能和相應的 結構，便于天平與系統相連等。

3.電子秤檢定

3.1電子秤檢定方法

在使用量限范圍內取10個(gè)均勻分布點(diǎn)，用標準 砝碼從J=1逐步加載到J=10，完成第一次測試;再從 J=10逐步卸載到J=1，完成第二次測試。分別記錄下 加載質(zhì)量mi、卸載質(zhì)量m2、電子秤讀數Rm和空容器衡 器讀數的平均值Ro計算各檢測點(diǎn)的不確定度，取最 大值為電子天平的不確定度。

3.2檢定實(shí)例

以某單位滑油流量標準裝置用150 kg電子天平 為例，天平型號：KCC150s，編號：3078087，制造廠(chǎng) 家:德國。

Ro=50.00kg。檢定數據如表2所示。

A類(lèi)相對標準不確定度為s2=0.003%。

B類(lèi)相對標準不確定度為^=0.006%。

4.結束語(yǔ)

本文介紹了電子秤選擇的方法技巧，提出對液體流 量標準各需求參數的估算方法及對電子天平的選擇 要求，以期能夠很好地指導稱(chēng)重式液體流量標準裝 置設計時(shí)對電子秤的選擇。