本文通過對電子秤的工作原理的介紹剖析了電子秤誤差的來源及種類,針對電子秤四角偏載.稱量.鑒別力及重復(fù)性等誤差做了進(jìn)一步的分 析，并對示值誤差的確定做了簡單的闡述。

前言

電子秤的誤差是對稱量結(jié)果準(zhǔn)確度的定量描述。電 子秤在應(yīng)用中經(jīng)常會遇到誤差問題，這不僅影響電子秤 使用的可靠性，也會不同程度損害電子秤使用者的利益。 研究電子秤的誤差來源是研究電子秤的一個(gè)重要問題。 對電子秤的稱量性能進(jìn)行分析，掌握其誤差來源有助于 提高電子秤檢定工作的質(zhì)量和效率。

電子秤是稱重臺將物體重力傳遞至稱重傳感器，使 傳感器彈性體發(fā)生變形，在激勵(lì)電壓作用下輸出電壓信 號，經(jīng)線性放大器將信號放大，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由 微處理器對質(zhì)量信號進(jìn)行處理后直接照示質(zhì)量值。電子 秤的稱量誤差主要來源于其不同的組成部分。其中包括 由稱重傳感器的靈敏度引起的四角偏載誤差，由傳感器 稱量的線性變化、零點(diǎn)漂移和稱重臺擦靠造成的稱量誤 差，由機(jī)械連接中的摩擦和應(yīng)力造成的鑒別力誤差，由電 子秤傳感器側(cè)向力和傳感器條件不滿足時(shí)引起的重復(fù)性 誤差，由電子秤分度數(shù)設(shè)置引起的誤差等。此外，根據(jù)電 子衡器是利用物體在重力作用下彈性體產(chǎn)生變形來測定 重力的量值的原理，稱重的結(jié)果反映了一定質(zhì)量的物體 所受重力的大小，因此各地重力加速度值不同，也會使同 一臺秤在兩地之間的示值不同引起誤差。

2.誤差的來源

2.1電子秤的工作原理：電子秤是利用物體在重力作用 下彈性體產(chǎn)生變形來測定重力的量值。電子秤主要由稱 重臺、稱重傳感器、接線盒、屏蔽信號電纜和稱重顯示儀 表組成。其過程是:將被稱量的物體置于稱重臺上，由于 受到重力的作用，稱重臺將會受到力的作用而發(fā)生彈性 形變，發(fā)生形變的傳感器彈性體將產(chǎn)生激勵(lì)電壓，此電壓 數(shù)字信號，并由顯示器顯示出來。

2.2誤差的來源：通過對電子秤的原理分析發(fā)現(xiàn)，其不 同的組成部分會產(chǎn)生出不同的誤差，下面介紹四種不同 部分的誤差：

（1）四角偏載誤差：偏載測試要求電子秤在加載以 后，被測重物在秤臺上位置的變化不應(yīng)引起稱重測量結(jié) 果的變化。因此，四角偏載誤差來源于稱重傳感器的靈 敏度。由于電子秤稱重傳感器的彈性體和電阻應(yīng)變計(jì)等 關(guān)鍵材料的差異，以及制造工藝方面還不完善，每個(gè)稱重 傳感器的絕對靈敏度就有所不同，造成相同的激勵(lì)電壓 而各稱重傳感器的信號輸出不一樣，產(chǎn)生四角偏載誤差。 為了減小四角偏載誤差，電子秤在每個(gè)傳感器的支路連 接有電位器，可以通過調(diào)整阻值，利用不同電阻的分壓不 同，平衡各支路的信號輸出。

（2）稱量誤差:傳感器稱量的線性變化、零點(diǎn)漂移和 稱重臺擦靠都是造成稱量誤差的直接原因。

①傳感器稱量線性變化。由于溫差、沖擊力、浮塵等 的影響，傳感器承受載荷與其相應(yīng)輸出電壓之間并非成 直線關(guān)系，使電子秤傳感器的稱量線性發(fā)生較大的變化。 有時(shí)部分稱量點(diǎn)的誤差較大，進(jìn)行稱量的線性校準(zhǔn)，即分 段校準(zhǔn)電子秤的稱量，稱量的相對誤差將大大減小。

②零點(diǎn)漂移。電子秤在使用過程中受到大小不同且 多次往復(fù)沖擊載荷的影響，傳感器的受力情況非常復(fù)雜， 最終導(dǎo)致傳感器的觸點(diǎn)發(fā)生改變，使檢定時(shí)的原始狀態(tài) 產(chǎn)生了變化，造成零點(diǎn)漂移，產(chǎn)生誤差。

③擦靠。由于擦靠影響力的傳遞，使得加載時(shí)的重 量不能完全作用到稱重傳感器上，稱重傳感器的輸出信 號自然偏小，此類情況，往往小稱量基本正常，加大負(fù)荷后，顯示值明顯減小。

（3）鑒別力誤差:鑒別力反映電子秤對載荷微小變化 的反應(yīng)能力，鑒別力測試的目的是檢驗(yàn)秤體結(jié)構(gòu)的連接 和摩擦，因機(jī)械連接中的摩擦應(yīng)力是鑒別力誤差的主要 來源。此外，因?yàn)殍b別力針對的是微小變化，所以稱重傳 感器和稱重儀表的分辨力對鑒別力誤差也影響較大。

（4）重復(fù)性誤差:重復(fù)性誤差是在相同負(fù)荷相同環(huán)境 條件下，連續(xù)數(shù)次進(jìn)程試驗(yàn)所得的稱重傳感器輸出讀數(shù) 之間的差值。它是由一些比較固定的因素影響而產(chǎn)生 的，除了稱重測量時(shí)的溫度、濕度、風(fēng)力、重力場等環(huán)境條 件變化所引起的重復(fù)性誤差外，主要有電子秤傳感器側(cè) 向力和傳感器條件不滿足時(shí)引起的重復(fù)性誤差。

①電子秤傳感器側(cè)向力引起的重復(fù)性誤差由于受現(xiàn) 場環(huán)境的限制，容易造成負(fù)載接受器上下移位，致使稱重 臺對稱重傳感器作用力不垂直。傳感器所受側(cè)向力是由 秤體傳力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造誤差引起，具體體現(xiàn)在各傳 感器上下安裝基面本身及其之間的水平度、秤體的整體 剛度及相關(guān)的局部剛度等方面產(chǎn)生的重復(fù)性誤差。

②傳感器條件不滿足時(shí)引起的重復(fù)性誤差電子秤稱 重時(shí)，對秤體的機(jī)械傳力機(jī)構(gòu)的傳力特性、傳感器參數(shù)的 一致性、傳感器的激勵(lì)電壓等，都要滿足一定的條件，秤 體的傳力機(jī)構(gòu)應(yīng)保證傳感器所受載荷與被測重量成正 比，才能保證稱重測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

③角差引起的重復(fù)性誤差電子秤稱重時(shí)傳感器的信 號是通過接線盒傳輸給稱重顯示儀表，如果傳感器的某 些參數(shù)不一致或接線盒中電位器調(diào)整不平衡都會引起電 子秤的角差，此時(shí)重物在稱重臺的不同位置就會產(chǎn)生重 復(fù)性誤差。

（5）重力加速度引起的誤差：電子秤測量的不準(zhǔn)確除 了與上述的誤差有關(guān)外，重力加速度也會對測量的準(zhǔn)確 性產(chǎn)生影響，根據(jù)力學(xué)原理可把稱重分為利用力的動力 效應(yīng)稱重和利用力的靜力效應(yīng)稱重。而電子秤稱重利用 的是靜力場效應(yīng)，靜力效應(yīng)稱重力就是利用物體在重力 作用下彈性體產(chǎn)生變形或內(nèi)應(yīng)力的大小來測定重力的量 值。由于電子秤是用重力來標(biāo)定的，顯示結(jié)果為重量，所 以如果各地重力加速度值不同，會使同一臺秤在兩地之 間的示值不同。最后衡量結(jié)果與重力加速度有關(guān)。重力 加速度變化對稱量結(jié)果影響的處理方法:①利用電子衡 器本身設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行重力補(bǔ)償，如某衡器廠生產(chǎn)的ACS 系列電子計(jì)價(jià)秤可以直接輸入使用地的重力加速度，由 單片機(jī)自動處理后進(jìn)行異地校準(zhǔn)。②利用電子衡器本身 設(shè)置一組二進(jìn)數(shù)開關(guān)，通過改變開關(guān)的狀態(tài)來改變放大 倍數(shù)，對重力加速度變化帶來的誤差進(jìn)行修正，也可用電 位器進(jìn)行調(diào)整。③生產(chǎn)廠家可以根據(jù)本地與電子秤使用 地之間重力加速度的差值進(jìn)行折算。④用自動標(biāo)定方法 進(jìn)行消除。電子秤到使用地后，在電子秤上放置一定質(zhì) 量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，通過鍵盤輸入操作系統(tǒng)，經(jīng)過微處理而獲 得砝碼的標(biāo)稱值?，F(xiàn)在的電子秤基本都使用自動標(biāo)定方 法，校準(zhǔn)既簡單又明了。當(dāng)然還會有其他因素例如環(huán)境 (空氣的濕度，磁場等）因素影響電子秤的測量的準(zhǔn)確性。

上面談了電子誤差的來源，那么示值誤差如何確定 呢？其實(shí)示值誤差很好確定，就是：

E = P 一 m

式中:E一示值誤差；

P 一示值；

M一標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱值。

但是，電子秤是數(shù)字顯示方式，即示值的變化不是連 續(xù)的，而是以階躍的方式進(jìn)行的。這樣，當(dāng)秤的實(shí)際示值 處于相鄰兩個(gè)數(shù)字之間時(shí)，即在+d/2 ~ — d/2范圍內(nèi) (為實(shí)際分度值)，實(shí)際示值是按一定的數(shù)字化整方式， 以某一相鄰數(shù)字顯示出來。所以，數(shù)字顯示值除含有實(shí) 際的模擬示值外，還包含數(shù)字化整誤差。

為了剔除這個(gè)數(shù)字化整誤差，找到實(shí)際模擬示值與 真值之差，在檢定電子秤時(shí)往往采用下述方法：

為了知道數(shù)字化整的誤差，可以用標(biāo)稱值為1/10e (為檢定分度值，e =d)的小砝碼z來尋找數(shù)字化整前 的模擬示值，具休方法為：

秤上的砝碼m,示值是I,先加放0. 1 e的小砝碼，直 至秤的示值明顯地增加一個(gè)e,變成a +e),所有附加的小 砝碼為Δm,化整前的示值為P則可知數(shù)字化整誤差轉(zhuǎn)換 點(diǎn)為(0. 5e — Δm),化整前的示值P=1 +0. 5e — Δm ?

化整前的誤差為:E = P一 m = I+0. 5e — Δm一 m 為了消除零點(diǎn)的誤差還需要減去零點(diǎn)誤差，因此，化 整前的修正誤差為:：c =E-E0 ^MPE

式中:E一零點(diǎn)或接近零點(diǎn)(如10e)誤差；

MPE 一最大允許誤差。

此式是檢定電子秤示值誤差的常用公式，對從事檢 定工作的人員來說必須明確此含意和熟練運(yùn)用。