数字指示秤的误差来源与检定方法研究

唐秋晨

（北京市西城区计量检测所，北京 100055）

1 引言

数字指示秤在现代工业和商业中广泛应用，其准确性和稳定性对于确保产品质量和交易公平至关重要。然而，数字指示秤在长期使用过程中，往往会出现误差，这些误差可能来自各种因素，如环境条件、机械部件磨损、电子元件漂移等。因此，进行数字指示秤的误差来源与检定方法研究，对于维护数字指示秤的准确性至关重要。

2 数字指示秤的误差来源分析

2.1 偏载误差

（1）位置移动导致的称量变化。位置移动误差指的是在进行数字指示秤的测量过程中，被称量物体或秤台可能会发生微小的位置变化，这些变化会导致称量结果产生误差。这些位置变化可能是由于称量台不稳定、操作人员的不慎或被称量物体的自身特性引起的。例如，在将物体放置在秤台上时，如果物体稍微倾斜或发生微小移动，这可能会导致秤台上的力分布发生变化，进而影响测量结果。尤其是在需要高精度的测量任务中，这种位置变化可能会引起明显的误差。

（2）传感器灵敏度差异。不同数字指示秤通常使用不同类型的传感器技术，而不同传感器之间的灵敏度可能存在差异。这些差异可能源自制造过程中的误差、材料的不同性质或者装配过程中的不一致性。因此，即使在相同条件下施加相同的负荷，不同传感器的响应可能会有所不同，导致测量结果产生偏差。这些差异在高精度测量中可能会变得尤为显著。

2.2 称量误差

（1）称量台擦靠和零点漂移。称量台擦靠是指在进行测量时，被称量的物体与秤台之间可能会发生摩擦或接触，这种接触可能会影响秤台上的力的传递，导致称量结果的误差。例如，当将一个物体放在秤台上时，如果物体的边缘与秤台发生接触，摩擦力可能会影响称量结果，尤其是在小负荷测量时更为显著。同时，数字指示秤也可能受到零点漂移的影响，即在长时间的使用过程中，数字指示秤的零点参考可能会逐渐发生变化，导致在测量过程中显示的零点值发生偏移。这些因素都可以引起称量误差，特别是对于需要高精度的测量任务来说，误差可能变得更加显著。

（2）线性变化的影响。传感器在进行测量时，其响应通常应当是线性的，即在荷载增加的情况下，传感器的输出信号应当按比例增加。然而，在实际应用中，传感器的线性性能可能会受到各种因素的影响，包括浮尘、冲击力和温差等。这些因素可能导致传感器的线性特性发生变化，进而引起称量误差。线性变化的影响通常是渐进的，因此在进行长时间或高精度测量时，可能会变得明显。

3 数字指示秤的误差检定方法

3.1 重复性测试

重复性测试指评估数字指示秤在不同条件下的测量结果的稳定性和一致性。

（1）检定设备零点鉴定。在进行重复性测试之前，首先需要对检定设备的零点进行鉴定。这是因为数字指示秤的零点可能会因为各种原因而发生漂移，例如温度变化或长时间使用后。鉴定的目的是确保检定设备的零点与实际零点一致，以消除零点误差的影响。

（2）确定数字指示秤的载荷限度。在重复性测试中，技术人员需要逐渐增加数字指示秤的负载，同时记录每个载荷下的示值。通常，测试会从最小负载开始，例如20 e，然后逐步增加负载，如500 e、2 000 e，一直到最大量max。在每个载荷下，要确保数字指示秤的示值稳定后再记录。这个过程旨在确定数字指示秤在不同负载下的示值是否稳定，并且鉴定是否存在重复性误差。

重复性测试的关键在于确保数字指示秤在相同负载下的示值之间的差异在最大允许范围内。如果示值之间的差异超出了规定的允许误差范围，那么需要对数字指示秤进行进一步的鉴定或维修以确保其准确性。通过重复性测试，可以评估数字指示秤在实际使用中的稳定性，为计量检定提供重要的数据支持。

3.2 偏载测试

偏载测试旨在评估数字指示秤在不同载荷下的测量准确性和偏差，具体操作如下：

（1）实时显示载荷变化。在进行偏载测试时，需要实时显示数字指示秤的载荷变化。现代的数字指示秤通常配备了数码显示屏，可以即时显示当前的负载值。这个步骤是为了确保测试过程中能够准确监测载荷的变化，以便后续的数据分析。

（2）支撑点设置。在进行偏载测试时，需要在数字指示秤的承载平台上设置适当的支撑点。支撑点的位置和数量通常是根据数字指示秤的设计和规格来确定的。支撑点的作用是确保负载均匀分布在数字指示秤的传感器上，防止不均匀的载荷分布引起测量偏差。

在偏载测试中，通常会将载荷逐渐增加到数字指示秤的最大负载限度，同时记录每个负载下的示值。这样可以评估数字指示秤在不同负载下的测量准确性和偏差。如果在测试中发现示值与实际负载之间存在明显的偏差超出规定的允许误差范围，那么可能需要对数字指示秤进行进一步的鉴定或修复，以确保其测量结果的准确性和可靠性。偏载测试是数字指示秤计量检定的重要环节，有助于评估其在实际使用中的性能和稳定性。

3.3 称量测试

称量测试用于评估数字指示秤在不同负载条件下的测量准确性，具体操作如下：

在进行称量测试时，需要按照规定的负载范围逐步增加负载，并记录每个负载下的数字指示秤示值。同时，需要使用标准砝码或其他已知质量的物体进行负载，以确保负载的准确性。在每个负载下，计算数字指示秤的称量误差，即数字指示秤示值与实际负载之间的差异。然后，将这些称量误差值与预先设置的最大允许误差进行比较。如果在任何负载下，称量误差超出了最大允许误差范围，那么数字指示秤可能需要进一步鉴定或修复以满足精确度要求。

通过称量测试，可以评估数字指示秤在不同负载条件下的测量准确性，并确保其性能符合预定的标准。这有助于保证数字指示秤在实际应用中的可靠性，特别是在需要精确称量的领域，如科学实验室、制药工业和贸易计量中。

4 数字指示秤误差的改善措施

4.1 环境控制措施

（1）温度和湿度控制。首先，使用专门的温湿度控制设备，如空调系统，从保持环境的温度和湿度在所需范围内。这些设备可以持续监测并调整环境条件，以确保它们不会发生剧烈的波动。将数字指示秤安置在远离阳光直射和加热设备的位置，以减少局部温度变化对秤的影响。这可以通过选择合适的放置位置来实现，例如，避免将秤放置在暖气或冷却设备的附近。其次，定期监测和记录环境的温度和湿度是维持恒定条件的一部分。通过使用温湿度传感器，可以实时监测环境参数，并确保它们在规定的范围内。这些传感器应安装在离数字指示秤足够近的位置，以便及时检测到环境变化。数字指示秤的控制系统应配置为根据传感器数据自动进行温湿度补偿校准。同时，建立警报系统，以便在环境条件超出允许范围时能够及时通知操作人员，从而采取必要的纠正措施。

（2）减少振动和干扰。首先，确保将数字指示秤放置在一个稳定的表面上，选择坚固且平稳的工作台或支撑表面，以确保秤能够稳固支撑，不容易受到外部振动的干扰。水平度的检查和确保表面的清洁和均匀性都有助于维持秤的稳定性。其次，采取隔离措施以减少外部振动的传递。这包括使用减震垫或振动吸收器来吸收外部振动，特别是在不平稳的表面上。对于更高级别的振动隔离，可以考虑使用专门设计的振动隔离台或隔离装置，以显著减少来自地面振动和外部干扰的影响，确保称量结果的稳定性。同时，要避免数字指示秤附近进行大幅度的物品移动或操作，以减少外部干扰的可能性，并确保秤不受到强烈的风或气流的影响。

4.2 定期校正数字指示秤

首先是校正操作，定期校正数字指示秤需要按照一定的程序和方法进行操作。技术人员应该准备好已知准确值的标准砝码，这些标准砝码的质量应涵盖数字指示秤的测量范围。然后，将这些标准砝码依次放置在数字指示秤的托盘上，记录下数字指示秤的测量值。与标准值进行比较后，可以计算出数字指示秤的误差。如果误差超出了规定的容忍范围，就需要进行校正操作。校正可以通过调整数字指示秤的内部参数或电子设置来实现，以确保数字指示秤的测量结果与标准值一致。其次是外观完整性检查，在进行校正操作之前，还需要对数字指示秤的外观进行检查，以确保其外部结构和组件的完整性。这包括检查显示屏、刻度盘、按键和连接电缆等部分是否存在磨损、损坏或松动。如果发现任何问题，应及时进行维修或更换，以确保数字指示秤的正常运行。外观完整性检查也包括确保数字指示秤的铅封完好，以防止不正当的干预或篡改。

通过定期校正数字指示秤，可以确保其测量结果的准确性和可信度。这对于各种行业的计量应用都至关重要，特别是在需要高精度和可追溯性的领域，如制造业、医疗保健和科学研究。通过维护数字指示秤的外观完整性和进行校正操作，可以延长其使用寿命并提高测量的可靠性，从而满足质量控制和监管标准的要求。

4.3 加强数字指示秤的维护

数字指示秤维护包括两个主要方面，即更新和养护。

首先，更新涉及软件和硬件方面的升级。这可以包括安装最新的固件或软件更新，以确保数字指示秤的性能和功能处于最佳状态。同时，也可以考虑更换老化或损坏的零部件，以延长数字指示秤的寿命。其次，养护包括日常维护措施，如定期清洁数字指示秤的外部和内部，确保没有积聚的灰尘或污垢影响测量精度。还应检查连接电缆、传感器和显示屏等组件，以确保它们的正常工作状态。最后，维护人员还可以鉴定数字指示秤，以纠正潜在的误差。维护操作应当按照制造商提供的维护手册和建议进行，以确保维护的正确性和有效性。

通过定期维护数字指示秤，可以确保其长期性能和稳定性，减少测量误差的可能性。这对于各种领域的计量应用都非常重要，特别是在需要精确测量和高可靠性的环境中。维护数字指示秤可以延长其使用寿命，提高测量的可靠性，减少停机时间，并满足质量控制和监管标准的要求。因此，维护工作应当列入计量设备管理的重要日常任务之一。

4.4 数据记录与核实确认

首先，数据记录是整个计量检定过程的基础，它有助于确保测量结果的准确性、可追溯性和合规性。通过详细的数据记录，可以追踪每个测试点的具体情况，包括测试时间、被测物体、测量值等信息。这些记录不仅对于检定结果的合法性和可信度至关重要，还在质量控制、质量保证和质量管理中发挥着关键作用。此外，数据记录也为后续的数据分析、趋势分析和问题排查提供了基础。

其次，数据核实确认是确保数据真实性和一致性的关键，常用的核实方法包括：双人核查，在记录数据之后，通常需要由两名不同的操作员独立核查记录的准确性。这有助于减少单一操作员的错误和误操作，提高数据的可靠性；时间戳和签名，记录的每个数据点应当包括时间戳和操作员的签名。时间戳显示了数据记录的时间，而签名则表明操作员对数据的负责。这些信息可用于追溯和确认数据的来源和完整性；校验和鉴定，对于数字指示秤，可以定期进行校验和鉴定，以确保其测量结果的准确性。校验涉及将已知的标准值与数字指示秤的测量结果进行比较，以验证其准确性。鉴定则是根据校验结果进行必要的调整，以确保数字指示秤在测量时提供准确的结果；电子记录系统，为了提高数据记录的可追溯性和可管理性，可以使用电子记录系统。这些系统允许数据的实时记录、存储和检索，同时提供数据备份和安全性保障。同时，电子记录系统还可以生成报告和趋势分析，有助于更好地理解数字指示秤的性能和稳定性。

通过正确的数据记录和核实确认方法，可以确保数字指示秤的计量检定过程具有高度的可信度和可重复性。这有助于满足质量标准和法规的要求，确保生产过程和产品的质量得以控制和维护。同时，也为持续改进和优化数字指示秤的性能提供了有力支持。

5 结语

综上所述，数字指示秤作为现代工业和商业中的重要测量工具，其误差来源的研究和检定方法的优化对于确保其性能至关重要。文章分析了关于数字指示秤误差的来源，并提出了一系列有效的检定方法和维护措施，可以帮助制造商、监管机构和用户提高数字指示秤的准确性和可靠性。这将有助于推动数字指示秤在各个领域的广泛应用，促进质量控制和公平交易，为社会和经济发展提供更多的支持和保障。