簡要分析流量計量、電子秤發(fā)展的特點及稱重式液體流量標(biāo)準(zhǔn)對電子秤的要求，詳細(xì)分析電子秤的技術(shù)指標(biāo)，推算液 體流量標(biāo)準(zhǔn)對電子秤最大稱量及不確定度的估算方法，列舉電子秤檢定的方法，并通過實例進(jìn)行分析。

0.引言

隨著社會的不斷進(jìn)步，科技快速發(fā)展，流量計量 越來越受到重視。近年來流量計量相關(guān)技術(shù)也取得 了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，各種新式流量計相繼投入使用， 老式流量計也有了很大的技術(shù)提升。從國家級院所 到地方計量檢測部門，都建立了流量標(biāo)準(zhǔn)并開展流 量標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)技術(shù)研究，以滿足工業(yè)系統(tǒng)對流量計計 量的需要。

液體流量計量是流量計的重要分支，其標(biāo)準(zhǔn)裝 置應(yīng)用廣泛，原理多樣，其中以稱重流量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最 為廣泛，具有運行穩(wěn)定、效率高、精度高等特點。電子秤是稱重法流量標(biāo)準(zhǔn)的重要組成部件，合理正確的設(shè) 計選擇標(biāo)準(zhǔn)的電子秤是建立一套稱重式流量標(biāo)準(zhǔn)的 基礎(chǔ)。

1.電子秤簡介

現(xiàn)在常見的電子秤主要有機(jī)械式衡器和電子式衡器，近年來，電子天平以精度高、反應(yīng)快、體積小、壽 命長、使用方便、功能齊全等特點應(yīng)用更加廣泛。

20世紀(jì)80年代以前生產(chǎn)或購買的液體流量標(biāo) 準(zhǔn)所使用的電子秤多是機(jī)械式天平，采用人工手動操 作，效率低下。隨著自動控制及電子技術(shù)的不斷發(fā) 展，流量標(biāo)準(zhǔn)裝置自動化程度不斷提高，選擇電子秤時， 也可以選擇能夠和計算機(jī)通信的電子天平。

2.液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置電子秤選擇

2.1規(guī)程解讀

JJG 164-2000《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》中 多處提到對衡器的要求，在此一一解讀。

通用技術(shù)要求中，4.3.1.1電子秤一般采用機(jī)械秤或電子秤，電子秤應(yīng)用自校功能。4.3.1.2電子秤 的電纜、容器的連接管路和電纜不應(yīng)在衡器上產(chǎn)生 附加力。自校功能是為了保證在檢定周期內(nèi)天平的 準(zhǔn)確性，以保證裝置的性能，其他部件與衡器脫開是 衡器正確使用的基礎(chǔ)。

計量器具控制中，5.1.1.1檢定電子秤用標(biāo)準(zhǔn)砝碼， 其不確定度應(yīng)優(yōu)于衡器不確定度。說明電子秤的檢定使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼，不確定度更優(yōu)的砝碼所檢出的結(jié)果 可信、可用。

在5.2.5電子秤檢定中，介紹了電子秤檢定的方法， 不確定度評定方法。

在5.2.9.2機(jī)械秤動態(tài)效應(yīng)檢定中，介紹了機(jī)械秤動態(tài)效應(yīng)的檢定方法和不確定度評定方法。

在5.2.10.1裝置合成不確定度中，列舉了不同原 理液體流量標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成的公式，從各質(zhì)量法 原理公式中可以看出，衡器不確定度為裝置合成不確 定度的主要項。

2.2技術(shù)性能要求 2.2.1稱量范圍

稱量范圍是指最大稱量到最小稱量之間的范圍。

最大稱量是電子天平的一項重要指標(biāo)，指不計 添加皮重時的最大稱量能力。選擇電子天平時，要選 合適的最大稱量。液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置有其流量范圍 指標(biāo)流量計在被檢時每次測量時間不應(yīng)少 于裝置要求的最短測量時間t，以渦輪流量計為例， 檢定時要求流量計檢定點包含q腿，每個檢定點的檢 定次數(shù)不少于3次，對于準(zhǔn)確度等級優(yōu)于0.5級的 流量計，每個流量點的檢定次數(shù)不低于6次。為滿足 流量計檢定的基本要求，同時提高流量計檢定的工 作效率，電子天平的最大稱量至少要大于1。

稱重法液體標(biāo)準(zhǔn)裝置要求液體從容器頂部注 入，在沒有緩沖裝置的情況下，液體注入的過程中尤 其是大流量狀體將會對天平產(chǎn)生較大沖擊。設(shè)介質(zhì) 密度為p，最大流量狀態(tài)時，介質(zhì)出口流速為v。，則流 體對天平產(chǎn)生的沖擊力為V。。

對介質(zhì)進(jìn)行稱重還要考慮需要容器對介質(zhì)進(jìn)行 收集及稱重箱，稱重箱在滿足使用要求的情況下質(zhì) 量m。越輕越好。

除了考慮以上稱量因素，為保證天平不會因過載 而損壞，最大稱量需加一定的保險系數(shù)，也就是最 大載荷再放寬一些，但并不是越大越好。此處可取

最小稱量應(yīng)理解為樣品每次添加的最下劑量， 小于該載荷值時稱量結(jié)果可能產(chǎn)生過大的相對。不 同等級天平最小稱量如表1所示。

2.2.2分度值

分度值是天平的重要參數(shù)，有實際分度值和檢 定分度值e。實際分度值是指相鄰示值之差，即可顯 示的最小讀數(shù)，檢定分度值用于劃分天平級別與計 量檢定，以質(zhì)量單位表示的值，檢定分度值應(yīng)滿足 d在e在10 d，在一般情況下，檢定分度值e還應(yīng)服從 e=10kkg，其中k為正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零。選定電子天 平時，要從絕對精度即檢定分度e值著手，如選擇 0.01 mg的天平，不能將精度概要表述為1/10000或 1/100000，這樣有時是相對精度，而實際精度可能達(dá) 不到使用要求。

某流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在流量點0.1 mg/s進(jìn)行檢定 時，一次檢定時間為20s，則一次稱量重量為0.2mg, 若采用精度為十萬分之一，最大稱量0.1 kg的天 平（其絕對精度只有0.1mg)，所得出的結(jié)果是不準(zhǔn) 確的。

2.2.3 不確定度

從液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置合成不確定度分項看，電子秤所引入的不確定度是其主要項，其不確定度大小將 在很大程度上影響裝置整體不確定度。選購天平時， 可以直接看到最大稱量、分度值等參數(shù)，卻不能知道 不確定度與什么參數(shù)相關(guān)，在考慮不確定度的情況 下選擇天平時，將會無從下手。下面分析一下稱重法 液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置用天平不確定度的計算。

以某電子天平為例：型號為ME4002;最大稱量 為4 200 g;可讀性為0.01 g；重復(fù)性為0.01 g；線性誤 差為0.02g。

由以上參數(shù)及電子天平檢定規(guī)程可知，實際分 度值d=0.01 g，取檢定分度值e=10 d=0.1 g。

檢定分度數(shù) n=Max/e=4.2x104。

天平準(zhǔn)確度等級為II級e為0.1 g，5x103^n^ 1x105。

其最大允許誤差為±1.0e，即±0.01 g。

以某被測物體m為例，在天平對物體進(jìn)行稱量 時，假設(shè)天平讀數(shù)為n，則有m=n，u (m) =u (n)

假設(shè)天平的線性誤差引入的不確定度符合均勻 分布，已知用天平進(jìn)行稱量時，其線性誤差是其不確 定度的主要來源。所以，在不知道天平不確定度時， 可以用天平最大允許誤差除以姨作為電子天平的不確定度估算，即根據(jù)天平等級，檢定數(shù)及檢定分度 值進(jìn)行估算。

2.2.4其他要求

選購電子天平時除考慮其以上介紹主要參數(shù) 外，還要考慮天平結(jié)構(gòu)、尺寸等是否滿足現(xiàn)場需要。 現(xiàn)代流量計量標(biāo)準(zhǔn)多設(shè)有測控系統(tǒng)，以實現(xiàn)實驗過 程的自動控制和數(shù)據(jù)自動采集處理。所以在選擇電 子天平時要求天平電子系統(tǒng)具有通信功能和相應(yīng)的 結(jié)構(gòu)，便于天平與系統(tǒng)相連等。

3.電子秤檢定

3.1電子秤檢定方法

在使用量限范圍內(nèi)取10個均勻分布點，用標(biāo)準(zhǔn) 砝碼從J=1逐步加載到J=10，完成第一次測試;再從 J=10逐步卸載到J=1，完成第二次測試。分別記錄下 加載質(zhì)量mi、卸載質(zhì)量m2、電子秤讀數(shù)Rm和空容器衡 器讀數(shù)的平均值Ro計算各檢測點的不確定度，取最 大值為電子天平的不確定度。

3.2檢定實例

以某單位滑油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置用150 kg電子天平 為例，天平型號：KCC150s，編號：3078087，制造廠 家:德國。

Ro=50.00kg。檢定數(shù)據(jù)如表2所示。

A類相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為s2=0.003%。

B類相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為^=0.006%。

4.結(jié)束語

本文介紹了電子秤選擇的方法技巧，提出對液體流 量標(biāo)準(zhǔn)各需求參數(shù)的估算方法及對電子天平的選擇 要求，以期能夠很好地指導(dǎo)稱重式液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝 置設(shè)計時對電子秤的選擇。