上海偉酷淺析杠桿式電子臺秤系統誤差的消除方法

機械杠桿式臺秤由于經常移動或粗暴使用，機械部件因此容易產生變形、磨損等，磨損和變形會使示值發生變化，秤就失去原有的準確度，所以要進行周期檢定和調修。今天上海偉酷以我公司TGT-500型電子臺秤為例，論述如何消除系統誤差方法，希望看完對您有所幫助。

隨著科學技術日新月異的進步，電子稱重衡器得以飛速發展。雖然機械杠桿式臺秤將逐步被電子秤取代，但目前不論在生產領域還是流通領域都仍有使用，只要它還存在，計量行政部門就要對它實行監督、檢定。對不準確、不合格的秤仍要進行調修，因此，對機械杠桿式臺秤的調修技術的探討，仍然有其現實意義。

機械杠桿式臺秤由于經常移動或粗暴使用，機械部件因此容易產生變形、磨損等，磨損和變形會使示值發生變化，秤就失去原有的準確度，所以要進行周期檢定和調修。

現以TGT-500型臺秤為例，論述如何消除系統誤差。臺秤的系統誤差歸納起來有三種形式：*種形式是由于杠桿系統臂比不正確而引起的誤差，這種誤差的表現是線性增長。稱量越大誤差越大，稱量小誤差就小。第二種形式是由增砣的質量失準而引起的誤差，它是一個由增砣的質量誤差的大小來決定稱量誤差大小的關系。因此說，一旦用了某一有誤差的增砣來進行稱量，那么由于這個增砣本身的誤差而產生的稱量誤差就是一個恒定的誤差；第三種形式是由游砣質量失準而引起的誤差，稱量誤差的大小由游砣本身誤差大小和稱重時游砣在標尺上移動的距離來決定。當游砣移動到標尺末分度時，誤差zui大，當游砣在零分度時未能觀察到誤差，這是由于空秤時，秤已調平衡的緣故。

一、*種系統誤差（臂比誤差）的消除

設：承重杠桿系統臂比為K

計量杠桿如圖1所示：

圖1

式中：W0 ――臺板和承重杠桿系統的質量縮比到計量標尺重點刀上的力。

P0――增砣盤掛鉤的質量加到計量標尺力點刀上的力。

G――游砣的質量加到計量標尺零點上的力。

稱量時如果游砣處于零點，秤的平衡方程式：

?。?/span>W0+W）?K?a=（P0+P）?B+G?OC（2）

?。?/span>2）式-（1）式，得：W?K?a=P?b

　令：N=a/b（即計量杠桿臂比）

M=K?N（即秤的總臂比）

則：P=W?M（3）

式中：P――標準增砣

W――標準砝碼

設：M′為不正確的臂比，令M′=1/ n′，則n′=1/ M′

∵n′-n=？△n（4）

令△n=1/ M′-1/M=1/M△

∵P=W?M

∴W=PM=p?n

=P（n′-△n）=P?n′-P?△n

或者W=P/M′-P/M△（5）

可見，1/ M′-1/M△就是臂比系統誤差。是由于衡器的杠桿系統的臂比發生了變化而引起的示值誤差。它的大小與稱量大小有關，隨著稱量多少而增減。

消除的辦法：前提是首先將秤的四角誤差調整一致。然后調整長杠桿的力點刀。正誤差縮短長杠桿的支力距，負誤差增長長杠桿的支力距。

檢查發現臂比系統誤差的方法是，檢定衡器四角誤差以后，依次增加砝碼，觀察計量標尺示值誤差是否成比例增加。若示值誤差按比例增加或大致按比例增加，就說明有臂比誤差，若不成比例增加，且誤差有懸殊，則有可能還有變動性誤差存在。

臂比誤差的調修量。

衡器杠桿系統臂比有誤差，當把標準砝碼W放在臺板上，標準增砣P置于增托盤上。由于杠桿系統存在臂比誤差，這時要在臺板上增加（或取下）一個小砝碼X后，秤處于平衡，此時平衡方程式為：

　W±X=PM′（6）

（5）式代入（6）式，得：X=P/M△（7）

這里（7）式還并不是一個理想的誤差公式。是不是它在空秤時就不存在臂比誤差呢？其實某一臺秤的臂比存在誤差，不論它在空秤或重秤時，始終都存在誤差，不過空秤時由臂比誤差引起的示值誤差，在調空秤平衡時，已經被平衡調整砣調整掉了，所以空秤時就顯示不出來，因而就容易產生一種錯覺，認為空秤時不存在臂比誤差。實際在空秤時，臂比誤差已是客觀存在，只不過在檢定前并不知道大小。在檢定中，隨著稱量的增加，示值誤差也按一定比例增加，誤差大了，就顯示出來了。

我們知道，在一臺臂比*正確的秤上，稱量時如果只需增加增砣，將游砣處于標尺零點位置，這時，平衡方程式有：

（W0+W）?K?a=（P0+P）?B+G?OC

整理得：W0+W=（PO+P）b/M+G?OCM

或者：WO+W=（PO+P）.N+G?OC?n/b（8）

如果再稱量時，不但需加增砣，還需將游砣移于標尺末分度位置，這時平衡式有：

（WO+W）*k*A=（p0+p）*B+G*OD

整理得：WO+W=(PO+P)/M+G..OD/M

或者WO+W=(PO+P).N+G..OD.N/B  (9)

在一臺臂比不正確的秤上稱量時，如果只需加增坨，將游砣處于標尺零點位置，這時平衡時有：

（WO+W+X）. K′.a′=(PO+P).b′+G.OC

整理得：WO+W+X=(PO+P)/M′+G.OC/M′.b′

或者WO+W+X=(PO+P).N′+G.OC.N′/b′   (10)

如果稱重時不但需加增砣，還需將游砣移于標尺末分度位置，這時平衡式有：

（WO+W+X）.K′.a′=(PO+P).b′+G.OD

整理得：WO+W+X=(PO+P)/M′+G.OD/M′.b′

或者：WO+W+X=(PO+P).n′+G.OD.N′/b′  (11)

(10)式-（8）式：

X=(PO+P).△n+G.OC(n′/b′-n/b)

∵b′≈b

∴X≈(PO+P).(PO+P).△n+G.OC.△n/b

因為G.OC.△n/b一項差值甚微，可以忽略不計，所以有：

∴X≈PO.△n+P.△n       (12)

(12)式為只加增砣，而游砣處于零點時的誤差調整量。

又（11）式-（9）式

X=(PO+P).△n+G.OD(n′/b′-n/b)

同上：∵b′≈b

∴X≈(PO+P).△n+G.OD.△n/b    (13)

已知：OD=OC+CD,而G.OD.△n/b一項可以忽略，所以：

X≈(PO+P).△n+G.CD.△n/b

≈PO.△n+P.△n+G.L.△n/b    (14)

(14)式為加增砣和又移動游砣時誤差調整量，式中G.L.△n/b一項為移動游砣時增砣補充調整量。

從（12），（14）可以看出，PO.△n和G.L.△n/b對于某一臺秤來說它們是常數，而增砣P卻隨著稱量W的不同而不同，它是一個變量，這就說明臂比問題引起的示值誤差與稱量成正比，同時也說明空秤時由臂比問題引起的誤差其大小為：PO.△n.

現用幾何圖直觀地反映上面推導出來的誤差調整量，如圖2所示。

橫軸表示稱量，縱軸表示由臂比而引起的示值誤差，從圖中看出，去掉稱重系統自重時，沒有示值誤差，當承重系統WO空秤時，秤的誤差為CD,當加上載荷為WO+W,此時誤差為AB,AE為測定的誤差，AB為實際的誤差，也即理想的調整量。

AB=OB.AE/CE  OB為承重系統質量加上載荷質量OB=WO+W

AE為加上載荷測定出來的誤差，則AE=△

CE為臺板上所加載荷質量W(承重系統質量與載荷質量的和減去承重質量，即CE=WO+W-WO=W)

AB為理想的調整量，并令AB=X

則有：X=OB/CE.AE=WO+W/W.△    (15)

(15)式中WO+W/W秤的誤差常數，對于某一臺秤來說它是不變的。秤的承重系統質量WO可以這樣求出：（1）在一臺準確的秤上稱出被檢秤的增托盤掛鉤質量PO;(2)得出被檢增托盤的實際重量后，用（1）式計算出：

WO=PO/M+G.OC/W.b=PO.n+G.OC.n/b

式中：WO≈PO.n≈PO.n′

這樣秤的誤差常數就可以確定了。

例一臺TGT-500型臺秤，滿稱量時誤差為+5kg,已知這臺秤的增托盤為0.5kg,求這臺秤的理想調整量。

解：若WO按WO≈PO.n計算

WO=0.5*100=50kg

理想調整量X=50+500/500*5=5.5kg

不卸載砝碼，在滿稱量時要調整至（5-5.5）=-0.5kg時，秤就能一次性調整好。

二、由增砣誤差而產生的系統誤差的調修

如果設增砣P′有誤差，則有P′-P=△P

由（3）式得出：P=W.M=P′-△P

W=（P′-△P）/M=P′/M-△P/M

那么P′-△P就是由于增砣誤差引起的系統誤差，檢查增砣誤差的方法，除了在天平上稱量增砣發現誤差之外，一般在電子臺秤上檢查，檢查電子臺秤時，首先需要用標準的增砣進行檢定，在檢定電子臺秤各項計量指標合格以后，取下標準增砣，替換成被檢增砣，就能發現被檢增砣的誤差，將就在秤上將增砣加減鉛塊使之與標準增砣的重量一致，然后將其放入增砣調整孔中搗實即可。

注意：檢定增砣必須在檢定電子臺秤合格后進行，必須用標準增砣來檢定電子臺秤，而不能將就用被檢電子臺秤自帶的增砣來檢定被檢電子臺秤。

三、游砣誤差的檢查與消除

如果電子臺秤的杠桿系統總臂正確，而游砣質量不正確，那么其誤差就會隨著稱量在零到25公斤范圍內大小而改變。越接近標尺zui大稱量時誤差就越大，反之，越靠近零點時誤差就越小。

這種誤差遵循25公斤范圍內線性規律變化，因而也成為線性誤差，它屬于系統誤差中的變值誤差的一類。

游砣誤差的分析

已知（1）式為空秤時的平衡式，當臺板上加載砝碼W,增托盤上加載相應增砣P,并將游砣移到標尺末分度處，秤處于平衡，這時有：

（WO+W）.K.a=(PO+P).b+G.OD     (16)

(16)式-（1）式：

W.K.a=P.b+G.CD=P.b+G.L

整理得：W.M=P+G.L/b         (17)

如果W,M,P,b正確，令G為正確的游標質量，G′為不正確的游標實際質量，L為正確示值，L′為使用不正確游砣的實際示值。

當使用不正確游砣時，則（17）式變為：

W.M=P+G′.L′/b      (18)

可見：G′.L′=G.L     (19)

令L′-L=△L   △L為示值誤差

則（18）式為：（W.M-P）.b=G′.(L+△L)    (20)

注意上述中：如果L,L′和△L為直接在標尺上讀取數值的話，b就不能采用理論參數和單位，要用b=G.L/W.M-P=X進行實際計算。如果b采用理論參數，則L,L′和△L都必須采用參數單位。這一點必須加以說明，否則容易產生錯誤。

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