计量检定电子秤的误差及改进方法分析

王琳

摘  要：诚信是中华民族的传统美德，计量诚信则是非常重要的经济道德。电子秤的准确度是维持市场稳定发展的重要因素。电子秤是一种精密的测量仪器，在生产和操作过程中容易产生一些误差，从而影响称量结果的准确性。因此需要对电子秤进行计量检定。本文主要从电子秤本身和操作使用以及环境的角度出发分析电子秤的误差来源，并提出相应的改进措施，以此来提高电子秤的准确度，保障个人和企业的利益，维持市场经济的稳定发展。

关键词：计量检定  电子秤  误差  改进措施

中图分类号：TP273                            文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2021）02（b）-0072-03

Error Analysis and Improvement Method of Electronic Scale of Metrological Verification

WANG Lin

（Changchun Institute of Metrology， Changchun， Jilin Province， 130000 China）

Abstract： Honesty is the traditional virtue of the Chinese nation， and the measurement of honesty is a very important economic morality.The accuracy of electronic scale is an important factor to maintain the stable development of the market.Electronic scale is a kind of precise measuring instrument， which is easy to produce some errors in production and operation， thus affecting the accuracy of weighing results.Therefore， it is necessary to conduct metrological verification on the electronic balance.In this paper， the error source of electronic balance is analyzed from the perspective of electronic balance itself， operation and environment， and the corresponding improvement measures are put forward， so as to improve the accuracy of electronic balance， protect the interests of individuals and enterprises， and maintain the stable development of market economy.

Key Words： Metrological verification; Electronic scale; Error; Improvement measures

智能化時代的发展也给予了电子秤行业新的机遇和创新，整个行业在以快速发展的状态来满足社会中多样化的需求。“小计量，大民生”，民生的发展与准确的计量息息相关，标准化的电子秤是建立诚信市场的基石，是衡量企业持续性发展的核心动力[1]。在日常生活中，电子秤随处可见，几乎成为了生活必需品。然而，在生产制造电子秤过程中，存在一些无法避免的误差，进而影响了电子秤计量的准确性。因此，在电子秤投入使用前需要经过专门的计量检定，以此来提高电子秤的准确度，维持市场的稳定发展和保护消费者的合法权益。

1  电子秤工作原理

电子秤（Electronic balance）是一种利用胡克定律原理测定物体质量的工具，其主要组成部分有称重台、接线盒、屏蔽信号电缆、称重传感器和称重显示仪表。电子秤的工作原理是将物体放置于称重台上，受重力作用给传感器施加了压力，让传感器发生弹性形变，其阻抗随之发生变化并激励电压作用输出一个变化的模拟信号，通过线性放大电路放大信号且将其传输到模数转换器，利用CPU运算处理器对质量信号进行转换处理成显示质量值，最终显示于仪表上，从而实现了电子秤计量的功能[2]。

电子秤是国家强制检定的计量仪器，其合格产品是检定分度值e和细分值D的标准，是完全受国家计量法保护的产品。因此，电子秤的计量检定是依照国家规定而必须进行的工作。而对电子秤的称量性能进行深入研究，充分的掌握误差的来源以及改进的相关措施有助于提高电子秤检定工作的效率。

2  电子秤的误差来源

2.1 四角偏载误差

四角误差指的是在对物体进行称重时放置在称重盘上的位置会不同，其产生的偏载会使得电阻应变计出现附加应变，使得称重传感器的输出产生误差，进而影响测量的结果。出现四角偏载误差的原因主要是电子秤称重传感器的灵敏度出现问题了。理论而言，物品放置在称重盘上的任意位置对称量结果是不会产生影响的，但是对于生产制备电子秤所用的电子材料是不同的，例如制备电阻的工艺、传感器的弹性材料等都会出现偏差，进而影响传感器相对应的激励电压的稳定性，电压出现不稳定情况就直接影响输出信号，就会出现四角偏差误差。当前市场上也有一些产品是在每个传感器的支路上连接一个点位器，以调整电阻来分压进而平衡各点的信号输出，实现减小四角偏载误差的目的。

2.2 称量误差

2.2.1 零点漂移

在计量过程中，电子秤都会出现零点漂移的误差，这种误差是直接影响计量检定稳定性的。在电子秤实际的应用过程中，称重物体的重量都是大小不一的，从而使传感器在运作时的负载反复多次的变化，但是传感器的结构非常的复杂以至于无法满足重力负载的快速变化，最终使称重传感器的触点出现变化，仪表上的指针不能准确的归零，零点出现漂移那么就会直接影响物体的测量结果[3]。

2.2.2 传感器称量线性变化

物体对传感器的重力作用和仪表上输出的数值应该呈线性关系变化，但是由于环境的温差、浮尘以及冲击力等等的影响，传感器的负载和对应的输出电压之间没有呈线性关系，而是非线性关系，使得称量结果发生较大的偏差。现今也有一种分段校准的电子秤，其会进行线性校准以降低误差较大的称量点，进而达到降低整体误差的作用。

2.2.3 擦靠

在对物体进行称重计量时，物体本身的全部重量没有作用到电子秤的称重传感器上，其产生的输出信号与实际值相比偏小，这就是所谓的称重台擦靠。称重台擦靠是一种非常不科学和不规范的行为，会让测量的结果严重小于物体的实际重量，此种现象主要出现于一些重量负载非常大的物体，或是体积较为庞大的物体。

2.3 鉴别力误差

电子秤的鉴别力是针对于一些微小物体对传感器作用而变化的反应能力，其主要目的是检验电子秤内部结构的连接和摩擦过程，因此，鉴别力误差主要来源就是电子机械连接中的摩擦力[4]。换句话来说，鉴别力也是电子秤的检测限，传感器和称重表盘对于微小重量的变化而产生的分辨力都是影响电子秤的鉴别力的重要因素。此外，传感器线性关系也会影响电子秤的鉴别力。

2.4 重復测量误差

在相同的环境条件下，对同一物体或是负荷作用进行重复多次的测量操作所得到的输出数值结果之间的差值，就是重复性误差。这种误差是由一些固定的因素造成的，如角差、传感器条件不足以及侧向力等等仪器本身固有的因素，对于一些环境中的因素，如重力场、风力、温度、湿度等影响不大。在称重时，称重盘的负载会反复变化，使得接收器上下出现移位，进而导致作用力处于非垂直状态，出现了传感器侧向力。传感器正常运作的条件有激励电压、参数一致、传力要求等等，这些条件需要在全部满足的情况下才能保证测量值的重复性符合要求。

2.5 计量环境误差

物体本身的重量是会随着环境因素的变化而出现微小的偏差，例如环境中的温度和湿度等因素会使得物体在称重时出现变化，对于一些吸湿性较强的物质其对环境中湿度的要求极高。环境的变化是客观存在的，无法绝对性的避免，其所带来的影响需要工作人员进行深入的研究，科学的归纳出相关的规律并加以防范，以确保计量环境影响力最小化。

2.6 重力加速度的影响

在力学原理上，称重可以分为力的动力效应称重和静力效应称重。而电子秤采用的是静力效应称重或者是重力变形法称重，此种称重方式是受重力加速度不同而影响的，静力效应称重是利用物体在重力作用下让弹性结构发生形变而测定重力的数值[2]。对于不同重力加速度的地区，其相同物体所产生的重力是存在差异的，进而会导致电子秤称量的结果出现误差。现代学者也对电子秤的误差示值进行了研究，并提出了相应的公式，即E=P-m，其中E为示值误差、P为示值、m为标准砝码的标称值。

3  计量检定电子秤误差的优化措施

3.1 提高传感器的质量

传感器的质量将直接影响电子秤的产品质量以及检定计量的结果，在生产过程中必须提高传感器的质量。在传感器的制备和选择时需要符合电子秤的机械传力和构造传力的特点，而且要和市面上的传感器参数保持一致，这样就能够保证产品出问题能得到及时的更换处理。此外，电子秤的激励电压需要合规的稳定性，称重传感器的负载重荷和测定值呈线性关系变化，降低其可能产生的误差，提高电子秤的准确度。

3.2 适当预压处理

电子秤被放置的时间过长或是其他因素等会使得其进行测定过程中最开始称量的结果出现不准确的情况。因此，在使用电子秤时，可以选择合适规格的砝码放在称重台上，对其进行检定前的预压处理，让电子秤各项指标维持在一个稳定的范围内，以保证测量值的真实可靠。许多测量仪器在进行实际操作前都会有一个预热的过程，电子秤也不例外，倘若电子秤处于一个不稳定的状态来进行测定，那其测量的结果是极其不具可信度的。

3.3 调整偏载误差

电子秤在使用过程中需要进行定期的检定，利用角差调整程序来调整，以降低偏载误差。压角方式需要科学合理的选择，在传感器的承重点进行数据采集和研究，确定相关的参数值，并利用仪器的提示设定标准的压角，对偏载误差进行有效的调整。

3.4 校准工作

校准工作是电子仪器设备运行前的必备要求。然而在实际操作过程中，许多人员为了减少工作量或是节约时间，就会直接省略掉这一步。倘若电子秤在称量前不进行校准，那就会从源头上产生检测误差并造成巨大的误差值。因此，在进行检测时，相关人员需要对电子秤进行校准处理，让运作过程中的电子秤是处在基准水平上的，这样才会提高电子秤的准确度[3]。

3.5 合理选择砝码

每个电子秤都有其自身的称量范围和刻度以及有效数字的显示值。在对电子秤进行检测时，需要选择合适的砝码，其砝码的确定原则就以电子秤的测量范围和刻度作为参考依据。着重注意的是砝码的测定范围需要在电子秤测量范围之内，不然就会影响检定结果，甚至可能会直接损坏电子秤[5]。利用这种办法让电子秤在往后的使用过程中减小误差。

3.6 确定读数时间

电子秤的显示数值会存在略微的变化，这是因为称重过程中各类指标还未稳定。在称重时，放置时间过短将会无法准确的反映出数值，容易造成误差。电子秤使用时间适合的进行延长，让数值彻底的稳定后进行读取，这样可使电子秤的误差维持在一个可控的范围内[6]。电子秤的种类非常之多，其稳定的时间也不同，为了保证测量值的准确性，操作人员需要“因物而异”式的确定读数时间，尤其是精密度相当高的电子秤，如精密度为十万分之一的实验室用电子天平就需要相当久的稳定时间和读数时间，保证数据可靠。

3.7 加强监管力度

除了对电子秤操作过程及其本身方面进行误差的控制外，还需要提高对电子秤监测管理的执法力度。对市场上的各种计量器具进行定期的检定维修，并进行专业机构和技术人员的检定，从根本上保障仪器的准确度和有效性[7]。对于存在问题的器具，需要第一时间进行处理，避免损毁消费者权益事情的出现。另外，对相关人员进行知识宣传和讲解，促进其了解相关的计量法政策和要求，禁止不合规定的电子秤流通于市场。

4  结语

市场经济正在不断的发展，人们对计量仪器的检定意识也不断地增强。电子秤作为日常生活中不可或缺的设备，其相关的结构知识和操作步骤都是需要进行深入了解的。在对电子秤进行检定时，需要明确电子秤的内部结构以及产生误差的原因，从根源上进行改进，进而解决电子秤在工作过程中出现的问题，保障消费者真正的权益，维持市场经济有效且稳定的发展。

参考文献

[1] 孙刚.基于物联网的智能化计量检定技术研究[D].北京：华北电力大学，2017.

[2] 顾滨.计量检定电子秤的误差及改进措施探究[J].科技创新导报，2019（32）：82-83.

[3] 梁文锋. 电子秤检定中存在的问题及应对措施[J].科技资讯，2019（32）：248-250.

[4] 杨羿.提高计量检定工作质量的重要性及有效措施[J].化工管理，2020（9）：49-50.

[5] 王平东.论提高计量检定工作质量的重要性及有效措施[J].中国标准化，2019（6）：180-181.

[6] 陈明宇.计量检定工作质量的影响因素及对策[J].科技风，2020（9）：215.

[7] 邵文兵.探讨提高计量检定工作质量的途径及意义[J]. 科技资讯，2018（27）：64-68.