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引言

GB/T 23111-2008《非自動(dòng)衡器》等同采用OIML R76-2006《非自動(dòng)衡器》，相比于前一版的OIML R76，新版本引入了模塊的概念，并因此引出了用不同生產(chǎn)商制造的稱重傳感器、稱重指示器等模塊能否組成合格衡器的問(wèn)題。為解決該問(wèn)題，R76-2006的3.10.2.3條對(duì)非自動(dòng)衡器提出了兼容性的要求，并在附錄F中規(guī)定了對(duì)稱重指示器的兼容性的檢測(cè)方法。R76附錄F中對(duì)稱重指示器規(guī)定了為確定最大信號(hào)電纜長(zhǎng)度而需要進(jìn)行的激勵(lì)自動(dòng)補(bǔ)償功能（即激勵(lì)反饋功能，或稱長(zhǎng)線自動(dòng)補(bǔ)償功能）的測(cè)試方法。R76-2006中關(guān)于稱重指示器的內(nèi)容吸收了WELMEC 2.1《稱重指示器試驗(yàn)指南（非自動(dòng)衡器）》中的思想，因此本文中我們從WELMEC 2.1《稱重指示器試驗(yàn)指南（非自動(dòng)衡器）》開(kāi)始討論這個(gè)話題。

1 問(wèn)題的提出

R76將非自動(dòng)衡器的最大允差按誤差分配系數(shù)P_i分配給組成衡器的各個(gè)模塊，并要滿足下式的要求：

P₁² +P₂ ²+P₃ ²+… ≤ 1

連接稱重指示器與稱重傳感器的信號(hào)電纜也會(huì)引入誤差。R76將該誤差合并在分配給稱重指示器的誤差中。信號(hào)電纜引起稱重誤差的主要因素是阻抗，對(duì)于通常的直流激勵(lì)的稱重儀表就是電纜的直流電阻。恒定溫度下信號(hào)電纜電阻引起的誤差在標(biāo)定過(guò)程中就自動(dòng)校正了，而環(huán)境溫度改變引起的電纜電阻變化將可能引起衡器使用中的稱量誤差。R76和WELMEC 2.1認(rèn)為該誤差是確定信號(hào)電纜長(zhǎng)度的決定因素。

2 WELMEC 2.1《稱重指示器試驗(yàn)指南（非自動(dòng)衡器）》的測(cè)試方法

WELMEC是歐盟成員國(guó)法定計(jì)量機(jī)構(gòu)與EFTA之間的一個(gè)協(xié)定。WELMEC 2.1《稱重指示器試驗(yàn)指南（非自動(dòng)衡器）》是一個(gè)推薦性的指南^[1]，但它的主要思路已體現(xiàn)在R76-2006中。WELMEC 2.1的附錄5“稱重傳感器接口的試驗(yàn)”詳細(xì)介紹了確定最大電纜長(zhǎng)度的試驗(yàn)方法。其確定電纜電阻產(chǎn)生的最大允許誤差E纜用下圖表示：

圖1 分配給信號(hào)電纜的最大允許誤差

上圖中，ES 為稱重指示器在工作溫度上限和工作溫度下限量程變化量的一半。

WELMEC 2.1 認(rèn)為電纜引起衡器的誤差是由于電纜電阻的變化影響到了稱重傳感器的激勵(lì)電壓，從而產(chǎn)生了誤差，并由此推導(dǎo)了計(jì)算公式和測(cè)試方法。

圖2 WELMEC 2.1 測(cè)試傳感器接口的原理圖

WELMEC 2.1 的試驗(yàn)方法是：先按稱重儀表允許連接的傳感器個(gè)數(shù)選擇Rex，再選擇不同的Rc 測(cè)量最小載荷下和最大載荷下的示值，計(jì)算單位Rc 對(duì)量程變化的影響Sx，再用下式計(jì)算最大電纜電阻：

R_纜=E_纜`max×5/Sx[Ω]

其中 E_{纜`max</sub> =(pi×mpe×100)/(n<sub>`max}×e)-Es

再根據(jù)導(dǎo)線的截面積和電阻率計(jì)算出最大電纜長(zhǎng)度。

由于六線制稱重指示器對(duì)激勵(lì)電壓的變化起到了補(bǔ)償作用，因此電纜電阻的變化影響到了稱重傳感器的激勵(lì)電壓從而產(chǎn)生了誤差的結(jié)論是錯(cuò)誤的。雖然如此，WELMEC 2.1 的測(cè)試程序還是有意義的，只是該測(cè)試方法固定了一些參數(shù)，對(duì)運(yùn)算進(jìn)行了簡(jiǎn)化。固定的參數(shù)是： 最大工作溫度范圍是50℃，溫度的變化范圍為最大工作溫度的1/2，即25℃；導(dǎo)線電阻的溫度系數(shù)α取為4×10^-3。

在實(shí)踐中，按此方法對(duì)有的稱重指示器測(cè)試和計(jì)算出的信號(hào)電纜最大長(zhǎng)度有可能達(dá)到不可思議的如數(shù)千米的長(zhǎng)度。

3 OIML R76 的測(cè)試方法

R76-2006 的C.3.3.2.5 規(guī)定了電纜引起誤差的上限Δspan(ΔT)為“溫度引起的稱重指示器最大量程誤差與允許誤差限值之間的差被指定為自動(dòng)補(bǔ)償裝置對(duì)量程補(bǔ)償效果的極限。無(wú)論如何，由補(bǔ)償產(chǎn)生的效果不應(yīng)大于最大允許誤差絕對(duì)值乘以pi 的三分之一。”即要滿足

Δspan(ΔT) ≤ p_i × mpe - E_max(ΔT)

和 Δspan(ΔT) ≤ 1/3 p_i × mpe_abs

如下圖所示：

圖3 R76-2006 規(guī)定的最大允許電纜引起的量程變化

R76-2006中C.3.3.2規(guī)定了電纜最大長(zhǎng)度的測(cè)試方法：用分流電阻模擬連接傳感器的最大數(shù)量，用電阻模擬激勵(lì)線和自動(dòng)補(bǔ)償線的電阻。將稱重指示器、模擬電纜和稱重傳感器連接好后先進(jìn)行校準(zhǔn)，再按最大工作溫度范圍（例如50℃）內(nèi)電阻的變化值在兩個(gè)方向上改變電纜電阻，量程的變化均不超過(guò)Δspan(ΔT)。

R76-2006與WELMEC 2.1的規(guī)定有所不同，相對(duì)說(shuō)來(lái)，R76的方法更為簡(jiǎn)單、科學(xué)和嚴(yán)密些。