衡器检定中"标准砝码替代"的可操作性

   在对衡器行计量检测、量值传递时，标准砝码经常需要不断地组合。在实际工作中，衡器量程从几十千克到数十 吨，对其 行检测是相 当繁琐 的。为 了解决这个问题 ，人们直尝试利用其它办法简化衡器的检定程序 ，但是受质量单位标准定义和误差理论的限制 ，到 目前为止使用标准砝码对衡器行检测仍是的方法。

   JJG 555 —1996 《非自动秤通用检定规程》(以下简称“JJG 555 —1996 规程”)给出了“标准砝码的替代”方法 ，即：在具备少量标准砝码 的前提下 ，利 用恒定物替代 标 准 砝 码 的 检 测 方 法⋯。JJG 555 —1996 规 程4．6．2 条款指 出：“当被测试 秤最 秤量 于 1 t 时 ，可使用其他恒定载荷替代标准砝码”对衡器行检定 。

1、问题的提出
规程并没有明确指 出实施“标准砝码 的替代”的关键是什么。JJG 555 —1996 规程 4．6．2 条款指 出“当被测试秤最秤量于 1 t时，可使用其他恒定载荷替代标准砝码 ，前提是至少具备 1 t标准砝码 ，或是最秤量 50％的标准砝码，两者中应取其者。在以下条件下 ，标准砝 码 的数 量 可 以减少 ，而 不是 最 秤 量 的50％。若重复性误差不 于 0．3e，可减少至最秤量的 35％。若重复性误差不于 0．2e，可减少至最 秤量 的20％。重 复性误 差是将 约为最 秤量 50％ 的砝码 ，在承载器上施加 3 次来确定的。”但这条款存在着如下几个问题 ：①检测衡器时 ，标准砝码的准备量多少更合适? ②重复性误差与“标准砝码的替代”的关系是什么? ③能否实施“标准砝码的替代”的关键是什么?

如何看待存在的问题

2．1 标准砝码的准备量
实施“标准砝码 的替代”理应幅度 的减少标准砝码准备量才更有实际意义 ，尤其在近百 吨、秤量 的衡器检定中。假设检定现场需要准备 的标准砝码与衡器需要检定的量程相差不多，再使用“标准砝码的替代”去检定衡器 ，就失去了替代标准砝码的意义。计 测 技 术  经验与体会

衡器是种可以长期使用 的计量仪器 。对衡器检定来说 ，检定 只有次 ，更多 的是 随后检定 。检定使用更多的标准砝码能更好地对衡器性能行评定，但随后检定就相对简单。JJG 539 —97《数字指示秤检定规程》、JJG 13 —1997《模拟指示秤检定规程》、JJG 14 —1997 《非自行指示秤检定规程》等三个子规程

6．1 条款中“随后检定”中，均给出“其中，称量测试可根据实际使用情况 ，如果不测试 至最秤量 ，至少测试至 2／3 最秤量 ”的字样  J。这也就是说 除检定外 ，随后检 定可 以检 定到最 满量程 的 2／3 即可 ，实际也正如此。

然而 JJG 555 —1996 规程 4．6．2 条款几 乎 明确要求 ：50％ (1／2 )秤量 的标 准砝码是 个不可 逾越 的下限。[(2／3 ) (1／2) ]秤量 = (1／6 )秤量 = 16．7％秤量。按照此推算恒定物的使用量只有 16．7％秤量余量，这样实施“标准砝码的替代”实际意义不。

2．2 重复性误差与标准砝码替代的关 系
重复性误差是评计量仪器的个重要指标 ，衡器也不例外。台衡器的重复性会随着使用条件等变化而变化。JJG 555 —1996 规程 4．5．1 及 11．4．9 条款“对 同载荷 ，多次称量所得结果之差 ，应不于该秤量的最允许误差的值”也就规定每次都需要重新行重复性检定 ；重复性定是建立在计量准确性之上的，没有计量准确性就无法获得准确的重复性误差。这意味着现场需要提供 50％的标准砝码才能行重复性误差测试 ；也意味着实施“标准砝码的替代”时是无法利用上周期的重复性结论的，需要现场重新行重复性误差测试。这种隋况，再谈论标准砝码“若重复性误差不于0．3e，可减少至最秤量的35％；若重复性误差不于0．2e，可减少至最秤量的 20％。”就没有实际意义了。

JJG 555 —1996 规程 4．5．1 条款 “重复性”指 出“对同载荷 ，多次称量所得结果之差 ，应不于该秤量的最允 许误 差 的值 ”；11．4．9 条款 “重复 性测试”指出：“行两组测试 ，分别在约 ／2 最秤量和接近最称量。”对重复性既提出了要求，也提出了测试的方法 。这里的重复性是对衡 器整体性能行评定的个重要指标 。这里得 出的重复性误差结论 与“标准砝码的替代”里所引用的重复性要求其实具有*不同的含义。前者是衡 器检定 时对衡器行评定 的个必要技术指标 ，是个概括性 的指标 ；后者是利用重复性的优劣来确定“标准砝码的替代”能否顺利行的必要条件。衡器的重复性好，甚至重复性误差为“0”，“标准砝码 的替代 ”也不定 可以行。在实施 “标准砝码的替代”时 ，关键是替代点的重复l生好坏 ，能否完好复现被替代的标准砝码的作用。由 1I．4．9 条款“重复l生测试 ”得 出来 的重复性数据不等于替代点的重复性状态。我们无法重复性数据与衡器的量程具有严格的线性关系 ，不论衡器的性能如何。替代点的重复性数据是关乎到“标准砝码 的替代 ”能否实施 的个重要条件。

2．3 “标准砝码的替代”之关键“标准砝码的替代”能否在衡器检定过程 中得到很好实施 ，能否真正减 少标 准砝码准备量 ，关键 点是要确定 由此过程行 的衡器检定应能与仅使用标 准砝码的过程效果等 同。

正如本文前面所述 ，人们尝试替代标准砝码检定衡器 的几种方法不 能实施 ，关键是这些方法 引入 的误差 出了衡器检定对标准物误差 的要求。因此 ，严格分析“标准砝码 的替代 ”法检定衡器这过程引入的误差才是实施“标准砝码的替代 ”必须行 的工作。误差理论指出受检仪器的综 合误差来源于标准物的误差、读数误差 、测试方法误差等叠加结果。在衡器检定过程中，衡器误差形成 的来源致有 ：

①由于各种原因在衡器检定中，会有读数误差即E谚=0．1e；②标准砝码带来的总误差。JJG 555 —1996 规程 4．6 条款要求“检定秤用的标准砝码的误差 ，应不于秤相应 秤量最 允许误差 的／3”。那么标准砝码的累计误差会是多少?以 3 级秤 为例 ，其分 度数基本是 n = 3000 左右。500e 和 2000e 是允差 台阶转换 点 (相对允差 比较严格 ，检定 规程 规 定 必检 点 ) ，同时 2／3 最 秤 量 基本 和2000e 重合或小于 2000e(2／3 最秤般不会再行“标准砝码的替代”)，故 500e秤量点至关重要，我们以此点行误差分析。目前 M 1，M 12 两个等级的标准砝码是衡器检定用的主要标准物。

以常见的 5 t 电子 台秤 为 例 ，此 时：  = 5 t，e = 2 kg，n = 2500。秤量 500e = 1 t，为 最 秤量 的20％ ，此时秤的允许误差是 ±0．5e = ±1000 g。标准砝码的总误差 为 50 g = 0．025e，仅 为允许误 差 的 1／20 ，远优于 1／3 允差标准 6 倍 。

另常见 的 10 t 电子 台秤为例 ，这时 ：M  = 10t，e=5 kg，n = 2000。秤量 500e= 2．5 t ，为最秤量的 25％，此时秤 的允许误差是 ±0．5e = ±2500 g。此时标准砝码的总误差 为 125 g = 0．025e，仅为允许误差 的1／20 ，远优于 1／3 标准 6 倍 。经验与体会  2016 年36 卷2 期如果在这点实施“标准砝码的替代”就应考虑此处的重复性问题。扣除读数误差(0．1e)、标准砝码带来的误差(O．5e 0．1e 0．025e = 0．375e)，则 留给重复性误差 的空间不于 0．375e。这样才能替代后不偏离标准砝码的可控范围。

为了更具广范意义 ，下面以 100 t 的电子汽车衡为例再行标 准物 的误 差分析 ，此时  = 100 t，e =5O kg ， = 2000。秤 量 500e = 25 t ，为 最 秤 量 的25％ ，允许误差是 士0．5e = ±25 kg。此时标准砝码 的总误差为 2．5 kg = 0．05e，仅为允许误差的 1／10 ，远优于 1／3 允差标准 3 倍。同样需要考虑此处的重复性问题。扣除读数误差(0．1e) 、标准砝码带来 的误差 (0．5e 0．1e 0．05e =0．35e)，则 留给重复性误差的空间不于 0．35e。“标准砝码 的替代”能否顺利行 ，应 以替代后衡器检定能否满足误差理论为标准。JJG 555 —1996规程 4．6 条款应得到满足 。由于衡器本身复性指标的不确定性，实现“标准砝码的替代”必然要引入方法误差，替代是方法误差的

主要来源 ，因此在“替换点”需要行重复性检测 ，来决定“标准砝码 的替代”这过程能否顺利完成 。由于替代物在本次替代后要替换标 准砝码并延续 到以后秤量的检定中，因此在替换过程 中“替换点”的重复性误差也必然叠加到以后总的标准物中。现在替换前标准物的误差为 E 标，替换点重复性误差为 E重，那么替换后充当标准物的恒定载荷误差 E替，则有 榭= E 橱+ E 彰+ E 镦(E 重0 = 0 ，E 替0 ：0 ，J ：i + 1 ，i=0 ，1，2 ，⋯)。这就是种辩证的递推关系，标准砝码的使用量的减少定会 以损失某种性能为代。在本次“标准砝码的替代”过程中，由于重 复性误差 的介入 ，使得标准物的误差加了，甚至 E 替不能满足 JJG 555 —1996 规程 4．6 条款要求。但是此时的替代物与标准砝码所形成的标准物(含标准砝码和恒定载荷)的误差不能由JJG 555 —1996 规程 4．6 条款来限制。因为恒定物不是标准砝码而仅是“标准砝码的替代”中的替代物而已。
3 实施“标准砝码的替代"的具体步骤之建议根据多年的实践经验，利用“标准砝码的替代”对衡器行检定可按下列步骤行 ：

步 ，利用现场所 能利用的标准砝码 ，按 照规程的要求对衡器行计量准确性测试 即相应测试 ，只要求具备 1 t标准砝码不再对标准砝码的准备量行其他限制。

二步，如果计量准确性满足允差要求，即可对现场标准砝码所能达到的秤量点行重复性测试 ，并记 录为 E 重。计算 E 勘= E 橱+ E 重『十层 (E 重0 = 0 ，E 替0=0 ，J = i+ 1，i= 0 ，1，2 ，⋯)如果 E + E 勘≤mpe 或 E 。+ E 替  rape，E 为测量误差 ，E 为修正误差 ，mpe 为误差范 围。由恒定 物对标准砝码行替换 ，然后可利用标准砝码继续行下秤量的检定 ；否则 即可得 出本 次利用 “标 准砝码 的替代 ”的计量检定 ，被检定衡器不 ，或者得 出“标准砝码的替代”的计量检定不适合本台受检衡器。至检定秤量达到 2／3 最秤量 ，检测工作结束 ，对本次检测工作给出结论 。

三步 ，重复二步并利用公式 E 勘：E 橱+ E 重『+E 替 (J = i+ 1，i= 1，2 ，⋯) ，可反复行 “标准砝码的替代”直至计量准确性检定程序完成。

4 总结
上述过程在“标准砝码的替代 ”实施过程 中，砝码的准备量不必要求 50％最秤量。标准砝码的准备量可幅度降低 了，给用户及检测部 门提供方便。由此对受检衡器的性 能提出了比较严苛 的要求。不仅重复性要好 ，而且替代点 的误差也受到限制。但 由于需多次测试重复性性能 ，也导致装 卸标准砝码 的工作量增加不少。