對地磅“置零裝置”的幾個問題探討

一、問題提出

在國際法制計量組織（OIML）發(fā)布的 R76-1《非自動衡器》（2006 年）國際建議中，使用了比較大的篇幅對“置零裝置”和“零點跟蹤裝置”提出了要求，并指出了相應的型式評價試驗方法。這是一個什么樣的問題？試驗方法是否能夠方便正確檢測？

1．地磅“置零裝置”的作用

當承載器上無載荷時，將示值設置到零的裝置，一共分為五類，分別為“初始置零裝置”、“非自動置零裝置”、“半自動置零裝置”、“自動置零裝置”和“零點跟蹤裝置”。

2．幾種“置零裝置”的意義

（1）“非自動置零裝置”

此類裝置通常是使用于“非自行指示衡器（俗稱：機械衡器）”上，采用手動調節(jié)計量杠桿的“游鉈”和“平衡裝置”方式，將計量杠桿平衡且示值為零點。

（2）“半自動置零裝置”

此類裝置通常是針對電子衡器，由操作人員對鍵盤上一個專用的按鍵操作后，使衡器顯示示值回到零點狀態(tài)的裝置。

（3）“自動置零裝置”

“自動置零裝置”通常是針對自動衡器而設計的一種功能，可以在自動運行剛開始時執(zhí)行操作，作為自動稱量周期的一部分或在設置的時間間隔以后運行。當自動置零裝置作為每個自動稱量周期的一部分而動作時，應不能中止其運行或將其設置為以固定的時間間隔來運行。

 “自動置零裝置”在《非自動衡器》的文件中雖然也提出，但是在一般的非自動衡器中很少有此功能，這是因為非自動衡器的稱量不是連續(xù)的，一般情況下可以由操作者采用“半自動置零裝置”進行置零，當影響因素比較小的時候，還可以利用“零點跟蹤裝置”進行自動置零。

（4）“初始置零裝置”

其概念是：在地磅接通電源和使用之前，能將示值自動置零的裝置。 從上述概念可以很清楚了解到“初始置零裝置”的功能，是將地磅承載器設計的重量值控制在一個范圍內，防止由于承載器重量值超出一定范圍后影響稱重傳感器的使用范圍，這是原因之一；原因之二是，地磅在校準好后，可能使用一段時間后，許多因素都會引起稱重傳感器零點信號電壓發(fā)生較大的變化，這些變化有偏正的，也有偏負的；原因之三是，如果“初始置零裝置”由于某些原因變大，必然會影響地磅的線性指標，從而影響地磅的稱量性能。

（5）“零點跟蹤裝置”

其概念是：在不影響稱量性能的情況下，既是承載器上有微量載荷，當電子衡器處于穩(wěn)定狀態(tài)時自動將零點保持在一定范圍內的裝置。 在地磅中設計“零點跟蹤裝置”的目的，是地磅特有的一種功能，從上述概念上可以清楚了解到，它是能將散落在承載器上少量的雨水、雪花、散狀物料的重量不斷跟蹤掉，使地磅的空載狀態(tài)時的顯示始終為零點，便于操作人員不必時常清理承載器上的重物。但是，為了避免承載器上的重物不宜太多，又不影響衡器的整體性能，所以規(guī)定了一個 4%Max 的范圍。

二、R76 的試驗方法

1．國際法制計量組織（OIML）出版的 R76-1技術要求

任何“置零裝置”的范圍均不得改變地磅的大秤量。置零裝置和零點跟蹤裝置的總范圍不得大于衡器大秤量的 4%；初始置零裝置不大于大秤量的 20%。這些指標要求在型式評價試驗中進行檢測。但對于能夠滿足稱量大允許誤差、重復性、偏載性能、鑒別力、影響因子等的要求的衡器，允許衡器有一個比較大的初始置零范圍。

2．初始置零范圍

承載器空載時，將衡器置零。在承載器上施加試驗載荷并關閉衡器電源，然后接通。重復此操作，直到在承載器上所加載荷在關閉和接通電源后示值不能回零為止。能重新置零的大載荷即為衡器初始置零范圍的正向部分。

從衡器上取下承載器，若承載器取下后，衡器不能被重新置零，則應在正常接通電源后取下承載器并在衡器可承載的任意部位（如在承載器的支架上）施加載荷，直到衡器再次指示零為止。然后依次取下載荷，每取下一個載荷時，衡器通斷電源一次。衡器在切斷和接通電源時，仍然能被重新置零所取下的大載荷即為衡器初始置零范圍的負向部分。

初始置零范圍是其正向部分與負向部分之和。如果承載器不易取下，則只需考慮初始置零范圍的正向部分。

3．非自動與半自動置零 試驗方法與檢測“初始置零范圍”的方法相同，只是使用置零裝置來代替電源的開關。

4．自動置零和零點跟蹤范圍

按照“初始置零范圍”檢測方法取下承載器，并在衡器上放置載荷直至指示為零。取下少量載荷，在每次取下載荷后，給出自動置零裝置所需運行時間，以便觀察衡器自動重新置零。重復該程序，直至衡器不能自動重新置零。從衡器上取下的、衡器仍能自動重新置零的大

載荷就是自動置零范圍。如果承載器不易取下，一個實際有效的方法是：如果衡器具有其它置零裝置，可以向衡器添加載荷，并使用另一個置零裝置將衡器置零。然后取下載荷，檢查自動置零裝置是否仍然可將衡器置零。從衡器上取下的、仍能自動重新置零的大載荷即為自動置零范圍。

三、問題及解決方法探討

1．方法一

對于汽車衡、軌道衡之類的大型衡器來講，其承載器都是無法取下的，所以這個“負向置零范圍”也是無法檢查的，雖然在 R76 的條款中也說明了承載器不能取下時，是可以不進行檢查的。我們認為，這個檢查項目其原始出發(fā)點是控制使用單只稱重傳感器的小型衡器，防止衡器的稱量范圍超過稱重傳感器的稱量范圍，從而達到保護衡器的正常穩(wěn)定使用。一般情況下，對于大型衡器來講，所配備的多個稱重傳感器其大秤量總的稱量范圍遠遠超過衡器的稱量范圍，所以在沒有特殊要求時，是不會影響衡器計量性能的。在 R76 國際建議中推薦的方法，除杠桿式衡器所選用的稱重傳感器之外，其他類型的電子衡器選用稱重傳感器時的冗余量都是大于 20%以上。

2．方法二

從稱重指示器設計角度來看這個問題，“初始置零裝置”和“零點跟蹤裝置”的范圍不一定是正、負對稱的（當然，如果設計時規(guī)定正、負置零范圍相同，就另當別論了），如果僅僅檢測“正向置零范圍”，而不檢測“負向置零”范圍，是不能判定出這個“置零裝置”的總范圍的。

問題之一：對于電子衡器來講，只進行單側“置零范圍”的檢測，既然無法判定出這個“置零裝置”的總范圍，還要檢測“初始置零裝置”的范圍有什么意義呢？

問題之二：按照國際建議 R76 規(guī)定的檢測方式，對于大型衡器不但需要搬動大量載荷或砝碼，而且還需要耗費大量的時間。從設計角度來看，這個指標是稱重指示器與稱重傳感器、承載器所匹配后產生的一個固有的參數(shù)，是不一定需要在現(xiàn)場采用搬動大量載荷來檢測的，所不同的是不同規(guī)格衡器產品的“置零裝置”總范圍，與選擇的稱重傳感器的大秤量和數(shù)量，與承載器的重量有關。

例如，一臺 150t 的電子汽車衡，承載器長度為 18m，自重 14t，其選用了 6 只額定輸出是 2mV/V、大秤量是 40t 的稱重傳感器，稱重指示器的激勵電壓為 12V。那么， 12 2 /150 156 40V mV V t mVt× × = = × 汽車衡測量范圍大信號電壓 ，20%Max初始置零裝置范圍的信號電壓= 20% 15 3 × = mV mV ，4%Max零點跟蹤范圍的信號電壓=4% 15 0.6 × = mV mV ；如果該汽車衡改為 8 只同樣規(guī)格的稱重傳感器，那么， 12 2 / 150 11.258 40V mV V t mVt× × = = × 汽車衡測量范圍大信號電壓 ，20%Max初始置零裝置范圍信號電壓= 20% 11.25 2.25 × = mV mV ，4%Max零點跟蹤范圍的信號電壓=4% 11.25 0.45 × = mV mV ；

如果選用了 6 只額定輸出是 1mV/V、大秤量是 30t 的稱重傳感器，稱重指示器的激勵電壓為12V。那么， 12 1 / 150 106 30V mV V t mVt× × = = ×汽車衡測量范圍大信號電壓 20%Max初始置零裝置范圍信號電壓= 20% 10 2 × = mV mV ，4%Max初始置零裝置范圍的信號電壓= 4% 10 0.4 × = mV mV 。承載器自重所占信號電壓的計算也是同樣：6 只 40t 稱重傳感器 12 2 / 14 1.46 40V mV V t mVt× × = = ×汽車衡承載器的信號電壓 ，6 只 30t 稱重傳感器 12 1 / 14 0.9336 30V mV V t mVt× × = = × 汽車衡承載器的信號電壓 ，8 只 40t 稱重傳感器 12 2 / 14 1.058 40V mV V t mVt× × = = × 汽車衡承載器的信號電壓 。由此可見，對于同一臺衡器而言，20%Max 初始置零范圍信號電壓和 4%零點跟蹤范圍信號電壓，不但與稱重指示器的激勵電壓有關，還與所選用稱重傳感器的數(shù)量、大秤量、額定輸出有關。

3．方法三

因為置零裝置和零點跟蹤裝置的總范圍不得大于衡器 4%Max，就預先在承載器上加載略大于4%Max 的載荷，接通電源后使衡器置零，依此輕緩的取下少量載荷，每次取下載荷后，給出置零裝置所需運行時間，檢查是否仍然將衡器自動重新置零。重復該程序，直至衡器不能自動重新置零。從承載器上取下的、衡器仍能自動置零的大載荷就是自動置零或零點跟蹤的范圍。 這個方法實際上就是利用了“初始置零范圍”，預先將“置零裝置和零點跟蹤裝置”總范圍的載荷并入“初始置零范圍”內，也就可以避免不能拆卸承載器，而不進行“負向部分”的問題。 那么，是否也可以通過在承載器上加載 10%Max 左右的附加載荷后重新校準衡器零點，進行“初始置零范圍”負向置零范圍的檢測？從衡器結構的特點分析和以上計算來看，這種方法存在一定的問題，因為附加 10%Max 左右載荷后，再進行正向置零試驗的量值太大，實際上將該衡器的稱量范圍增加了 20%，可能會影響產品的稱量性能。

4．方法四

如果從設計角度來看，這個指標是稱重指示器與稱重傳感器、承載器所匹配后產生的一個固有的參數(shù)，我們是否可以按照一定的比例縮小，選擇一臺大秤量比較小的衡器進行試驗？比如針對大秤量為 150t 的汽車衡，將其稱重指示器接到一臺 150kg 的臺秤上，進行測試“置零裝置”的總范圍。但是，這時必須注意所選用的稱重傳感器的大秤量、數(shù)量、額定輸出等指標，和稱重指示器的激勵電壓。

四、結束語

1．如果“置零裝置”和“零點跟蹤裝置”的總范圍，確實對衡器產品質量會產生影響，那么就應該嚴格控制。不但需要檢測出“正向置零部分”，而且一定要檢測出“負向置零部分”，從而了解該衡器“置零總范圍”是否超出允許的范圍，不能因為結構原因而放棄不做。如果只需要檢測“正向置零部分”，而可以因為結構原因放棄不檢測“負向置零部分”，說明這個

指標對于衡器來講是不重要的，對于大型衡器可以不檢測該項指標。

2．如果認為“置零裝置”和“零點跟蹤裝置”的總范圍，“正向部分”與“負向部分”是對稱分布的，可能會給檢測結果帶來偏差。因為不同稱重指示器的設計參數(shù)是不同的，既可能“正向部分”偏多一些，也可能“負向部分”偏多一些；也可能兩部分是浮動的；當然，也有可能是對稱分布的。

3．從設計角度來看，該項指標是“稱重指示器”的一項參數(shù)，只是由于與衡器所選用稱重傳感器的大秤量和數(shù)量，以及承載器的重量等參數(shù)有關，完全可以經過計算后，通過傳器模擬器來完成。