大型衡器建議采用“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”方法

    大型衡器建議采用“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”方法

一、長期穩(wěn)定性試驗(yàn)
對(duì)于大型衡器“量程穩(wěn)定性”試驗(yàn)方法由于沒有相應(yīng)配套的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，即使在技術(shù)條款中制定了，也無法實(shí)施，還不如制定一些行之有效的、可以方便執(zhí)行的試驗(yàn)方法，比如改為“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”。
國家軌道衡計(jì)量站多年來堅(jiān)持對(duì)“數(shù)字指示軌道衡（以前稱為‘靜態(tài)電子軌道衡’）”、“自動(dòng)軌道衡（以前稱為‘動(dòng)態(tài)稱量軌道衡’）”等產(chǎn)品，型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)時(shí)分兩步進(jìn)行，在使用現(xiàn)場*次試驗(yàn)時(shí)執(zhí)行檢定規(guī)定的項(xiàng)目和計(jì)量性能指標(biāo)，合格后將所有可調(diào)整部位封存或記錄，一個(gè)使用周期后，在不允許進(jìn)行任何調(diào)整情況下，直接檢測軌道衡的稱量性能、偏載、鑒別力和重復(fù)性，要求計(jì)量性能指標(biāo)符合使用中檢查的規(guī)定。
也正是國家軌道衡計(jì)量站采用“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”的方法進(jìn)行型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)，多年來所發(fā)放的“軌道衡”許可證產(chǎn)品，還沒有出現(xiàn)通過型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)產(chǎn)品在實(shí)際使用中發(fā)生重大問題的現(xiàn)象。
針對(duì)量大、面廣的大型非自動(dòng)衡器，特別是電子汽車衡產(chǎn)品，也是可以采用這種試驗(yàn)方法的。對(duì)于一個(gè)申請(qǐng)電子汽車衡許可證的產(chǎn)品，只要其采用的“稱重指示器”和“稱重傳感器”分別已經(jīng)獲得了相關(guān)的計(jì)量器具制造許可證，并具有相應(yīng)的型式評(píng)價(jià)報(bào)告，在“兼容性”核查時(shí)又能滿足要求，作為法定技術(shù)機(jī)構(gòu)就可以對(duì)安裝在使用現(xiàn)場的產(chǎn)品，按照型式評(píng)價(jià)大綱對(duì)其主要計(jì)量性能指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，檢測合格后對(duì)影響計(jì)量性能的裝置進(jìn)行必要的封存和記錄，發(fā)給蓋檢定合格的檢定證書。在使用了6個(gè)月左右后，不允許進(jìn)行任何調(diào)整，直接檢測電子汽車衡的稱量性能、偏載、鑒別力和重復(fù)性等性能指標(biāo)，要求計(jì)量性能符合使用中檢查指標(biāo)。試驗(yàn)工作結(jié)束后，出具型式評(píng)價(jià)報(bào)告。
這里有幾個(gè)問題需要探討：1．6個(gè)月的周期如何界定
從嚴(yán)格意義上考慮，試驗(yàn)期限是包括當(dāng)?shù)貁ui熱天氣或zui冷天氣范圍內(nèi)，這樣就不是6個(gè)月的周期，而是一年的周期了。如果考慮到在zui熱或zui冷天氣室外工作難度比較大，選擇避開這個(gè)天氣時(shí)段，這樣6個(gè)月中既包含了溫度變化較大的情況，也包含了實(shí)際使用時(shí)被稱物對(duì)衡器的反復(fù)作用，所以可以比較隨意安排時(shí)間。而且，一般數(shù)字指示秤的檢定周期在一年之內(nèi)，所以規(guī)定6個(gè)月的周期也符合規(guī)程要求。
2．是否與現(xiàn)場使用頻次關(guān)聯(lián)
6個(gè)月的周期內(nèi)應(yīng)該不考慮使用頻次的問題，所以在進(jìn)行產(chǎn)品型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)時(shí)，審報(bào)單位可能為了保證能夠順利通過，會(huì)盡量避免選擇使用頻次大的產(chǎn)品。但是也不要選擇基本不太使用的產(chǎn)品進(jìn)行型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)（法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的人員應(yīng)該檢查該產(chǎn)品的使用記錄）。
3．是否可以在制造單位試驗(yàn)
根據(jù)中華人民共和國《計(jì)量法》的第十三條規(guī)定：制造計(jì)量器具的企業(yè)、事業(yè)單位生產(chǎn)本單位未生產(chǎn)過的計(jì)量器具新產(chǎn)品，必須經(jīng)省級(jí)以上人民政府計(jì)量行政部門對(duì)其樣品的計(jì)量性能考核合格，方可投人生產(chǎn)。
為此，制造單位在沒有取得“計(jì)量器具制造許可證”的情況下，是不能銷售使用的，制造單位可以在自己的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)安裝產(chǎn)品進(jìn)行型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)。如果此類產(chǎn)品在制造者的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)安裝，必須能夠經(jīng)受室外環(huán)境的影響，并且被稱物能夠反復(fù)對(duì)承載器和稱重傳感器施加作用（法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的人員應(yīng)該檢查該產(chǎn)品的使用記錄）。但是，在制造者的生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)安裝，會(huì)影響制造者的生產(chǎn)場地使用。

二、概述
1．幾個(gè)相關(guān)名詞
耐久性：衡器在規(guī)定的整個(gè)使用周期內(nèi)保持其性能特征不變的能力。
量程穩(wěn)定性：在規(guī)定的使用周期內(nèi)，衡器zui大秤量示值與零點(diǎn)示值之間的差值保持在規(guī)定界限內(nèi)的能力。
長期穩(wěn)定性：在規(guī)定的使用周期內(nèi)，衡器維持其性能特征的能力。
耐久性試驗(yàn)：當(dāng)進(jìn)行耐久性試驗(yàn)時(shí)，衡器應(yīng)能夠在“zui終”測試時(shí)維持使用中zui大允許誤差范圍以內(nèi)的性能。并且耐久性測試開始（“”測試）時(shí)測得的誤差值與耐久性測試結(jié)束（“zui終”測試）時(shí)測得的誤差值之間的差，不得超過使用中檢查zui大允許誤差的值。
量程穩(wěn)定性試驗(yàn)：為證明被測衡器能保持其量程穩(wěn)定性而進(jìn)行的一種試驗(yàn)。
長期穩(wěn)定性試驗(yàn)：檢測衡器在規(guī)定的檢定周期后，不做任何調(diào)整的情況下，計(jì)量性能依然能夠符合使用中檢查指標(biāo)的試驗(yàn)。
我們首先來看，“耐久性”、“量程穩(wěn)定性”、“長期穩(wěn)定性”幾個(gè)名詞有什么不同。雖然各個(gè)名詞所使用的敘述文字有所不同，所表達(dá)的含義是基本相同的，都是在要求衡器的計(jì)量性能在規(guī)定的使用周期內(nèi)，保證誤差不會(huì)超出規(guī)定的指標(biāo)。
但是，“量程穩(wěn)定性試驗(yàn)”、“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”兩種試驗(yàn)的方法卻是不同的，“耐久性試驗(yàn)”與“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”都是分別考核檢定與使用中檢查兩次試驗(yàn)結(jié)果，所不同的是“耐久性試驗(yàn)”不超過使用中檢查zui大允許誤差的值。
在R76《非自動(dòng)衡器》建議中的“量程穩(wěn)定性試驗(yàn)”是規(guī)定：試驗(yàn)在充分穩(wěn)定的環(huán)境條件下（實(shí)驗(yàn)室正常穩(wěn)定環(huán)境條件）進(jìn)行，在被測秤經(jīng)受溫度試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)、電壓變化試驗(yàn)前，期間及試驗(yàn)后各個(gè)不同間隔期間，至少8次加載接近zui大秤量（Max）載荷，觀察誤差的變化。要求n次測量中的任何一次，示值誤差變化應(yīng)不超過檢定分度值的一半，或該試驗(yàn)載荷下檢定zui大允許誤差值的一半，兩者取其大者。
在JJF1333《數(shù)字指示軌道衡型式評(píng)價(jià)大綱》中的“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”是這樣規(guī)定的：在使用現(xiàn)場試驗(yàn)合格后，應(yīng)對(duì)影響計(jì)量性能的裝置進(jìn)行必要的封存，試驗(yàn)樣機(jī)應(yīng)保證在一個(gè)檢定周期內(nèi)穩(wěn)定工作，在不做任何調(diào)整的情況下，再進(jìn)行置零準(zhǔn)確度、重復(fù)性試驗(yàn)、偏載試驗(yàn)、稱量性能試驗(yàn)等項(xiàng)目，計(jì)量性能應(yīng)符合使用中檢查的規(guī)定。
兩者的不同點(diǎn)在于：
（1）“量程穩(wěn)定性試驗(yàn)”是在“實(shí)驗(yàn)室”內(nèi)進(jìn)行測試，八次檢測是穿插在幾種影響因子試驗(yàn)之間進(jìn)行；
（2）“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”是在“實(shí)際使用現(xiàn)場”進(jìn)行測試，檢定后不允許任何調(diào)整的狀態(tài)下，被測衡器使用一個(gè)周期后進(jìn)行使用中檢查。
2．相關(guān)建議的規(guī)定
在R76-1的3.10.2.1中表7將“量程穩(wěn)定性”誤差分配系數(shù)全部給予“稱重指示器”，如果按照這個(gè)思路分析，說明了一個(gè)問題，即：當(dāng)大型衡器采用模塊法進(jìn)行“型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)”時(shí)，只需要對(duì)“稱重指示器”進(jìn)行“量程穩(wěn)定性”試驗(yàn)，就可以認(rèn)為整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了保證。
可是，附錄B中又專門拿出一章來說明如何進(jìn)行整機(jī)“量程穩(wěn)定性試驗(yàn)”，在表12中又規(guī)定試驗(yàn)時(shí)連接的阻抗為“低阻”，這里可以理解為對(duì)“稱重指示器”進(jìn)行“量程穩(wěn)定性”試驗(yàn)時(shí)只需連接一只低阻的模擬傳感器，也可以理解為需要對(duì)整個(gè)稱量系統(tǒng)進(jìn)行性能試驗(yàn)。
我們理解，在一個(gè)系統(tǒng)中任何模塊的穩(wěn)定性是不能代表系統(tǒng)穩(wěn)定性的，簡單的將“量程穩(wěn)定性”的誤差全部分配給予“稱重指示器”是不合適的，所以應(yīng)該將這個(gè)問題及時(shí)向法制計(jì)量組織相關(guān)起草機(jī)構(gòu)反饋，要求其修改相關(guān)內(nèi)容。
三、試驗(yàn)方法的質(zhì)疑
為什么R76建議要將“量程穩(wěn)定性試驗(yàn)”作為考核電子衡器的一項(xiàng)重要的試驗(yàn)？我想其目的就是想通過在型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)期間了解被測產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
我個(gè)人認(rèn)為這個(gè)文件的失誤之處在于：
在目前的條件下實(shí)驗(yàn)室內(nèi)是無法對(duì)大型衡器產(chǎn)品進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)的，而建議的文字中大量的描述，都是介紹小型產(chǎn)品試驗(yàn)的方法。比如，要求在溫度、濕熱性能試驗(yàn)前、期間及試驗(yàn)后各個(gè)不同間隔期間，穿插進(jìn)行8次加載接近zui大秤量的試驗(yàn)。
如果認(rèn)為也可以用于對(duì)大型衡器產(chǎn)品采用模塊法試驗(yàn)，但是文件中缺少介紹應(yīng)該如何選擇該衡器產(chǎn)品的全部稱重傳感器和稱重指示器作為系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，還是選擇該衡器的部分稱重傳感器與稱重指示器作為系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，如果按照系統(tǒng)對(duì)模塊組合進(jìn)行加載試驗(yàn)，應(yīng)該又是如何組合？
在R76附錄C中規(guī)定：在對(duì)稱重指示器單獨(dú)進(jìn)行影響因子試驗(yàn)時(shí)，要求在“低阻抗”下進(jìn)行。這也就向我們傳遞了一個(gè)信息：應(yīng)該是連接多只稱重傳感器或者連接一個(gè)低阻的模擬傳感器，但是對(duì)于連接稱重傳感器怎么加載，對(duì)于連接模擬傳感器怎么加載，沒有進(jìn)行交代。我理解對(duì)于采用模擬傳感器進(jìn)行加載的試驗(yàn)，僅僅是針對(duì)稱重指示器的，是不可能考核出系統(tǒng)穩(wěn)定性的。
在R76中沒有單獨(dú)規(guī)定針對(duì)稱重傳感器的影響因子試驗(yàn)，可能是因?yàn)镽60《稱重傳感器》建議中已經(jīng)有了比較完善的試驗(yàn)方法。如果認(rèn)為按照R76附錄C和R60分別對(duì)稱重指示器和稱重傳感器進(jìn)行試驗(yàn)，能夠替代對(duì)系統(tǒng)整機(jī)的影響因子試驗(yàn)，我認(rèn)為可能是不正確的，也是不可替代的，因?yàn)樵谶@個(gè)稱量系統(tǒng)中，還有一個(gè)承載器的影響問題沒有考慮進(jìn)去（這個(gè)問題可能在歐洲可以不考慮，但是在我國就不得不考慮了）。
小型衡器的承載器尺寸小，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)熱脹冷縮對(duì)尺寸影響不大，所以偏載作用力對(duì)稱重傳感器影響可以忽略不計(jì)。大型衡器的承載器尺寸達(dá)十幾米，甚至二十幾米，環(huán)境溫度變化時(shí)所產(chǎn)生的熱脹冷縮是比較大的。例如，一臺(tái)汽車衡的承載器長度為18m，當(dāng)使用地的環(huán)境溫度變化為50℃時(shí)（在室外使用的汽車衡上的溫度變化可能還大于這個(gè)范圍），承載器長度變化有： （）-611.31040--101800010.2mmmm×××=????℃℃
這個(gè)變化必將會(huì)使該汽車衡兩端的稱重傳感器產(chǎn)生傾斜，這個(gè)傾斜量所產(chǎn)生的分力就會(huì)直接影響到衡器的計(jì)量性能，而這種影響情況在實(shí)驗(yàn)室中僅僅對(duì)模塊試驗(yàn)，或者模擬法試驗(yàn)是無法得到的。
四、結(jié)論
1．從幾個(gè)名詞的含義來看，它們之間沒有比較大的差異，沒有必要人為地制造障礙。不論是稱為“量程穩(wěn)定性”，還是稱為“長期穩(wěn)定性”，其實(shí)質(zhì)都是一個(gè)“穩(wěn)定性”問題。如何理解這些名詞的含義，我們與歐美國家存在著文化的差異，以及工業(yè)化程度的差異。
2．國家軌道衡計(jì)量站多年來由于采用了“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”的考核方法，很好地控制了軌道衡產(chǎn)品的質(zhì)量。我們既然沒有條件對(duì)大型衡器進(jìn)行“量程穩(wěn)定性試驗(yàn)”，為什么不能將國家軌道衡計(jì)量站實(shí)施多年，而且已經(jīng)成熟的“長期穩(wěn)定性試驗(yàn)”，推廣到其他大型衡器中？
3．如果有人認(rèn)為目前執(zhí)行此類方法時(shí)機(jī)還不成熟，在實(shí)施中可能會(huì)出現(xiàn)一些想象不到的問題和現(xiàn)象，我們可以不斷完善改進(jìn)，只要目的是為了保證產(chǎn)品質(zhì)量就可以。