浅析电子天平示值误差的检定与数据处理

赵淑英

忻州市综合检验检测中心 山西忻州 034000

目前，电子天平在各类研发、生产场景应用十分广泛，用于各种原料、产品的称量。国家发布的《电子天平检定规程》严格规定了电子天平检定应采用的方法，按规程要求的检定方法，检定过程中需要记录的数据达到100多条，并且涉及转换点、实际误差、允许误差等数值计算。基于此现状，本文介绍了一种电子天平辅助检定系统的设计方案[1]。

1 示例

例1：测量电子天平的载荷点示值误差（200g/0．1mg）规程规定：0-50g，±0．5mg，最大允许误差的 1/3=0．17mg；＞50-200g，±1．0mg，最大允许误差的 1/3=0．34mg。a．如果检定过程中只使用砝码的标称值：E2等级砝码50g的最大允许误差为：±0．10mg＜0．17mg通过；E2等级砝码200g的最大允许误差为：±0．3mg＜0．34mg通过；F1等级砝码50g的最大允许误差为：±0．3mg＞0．17mg不通过；F1等级砝码200g的最大允许误差为：±1．0mg＞0．34mg不通过。b．如果检定过程中使用砝码的实际质量值：F1等级砝码50g的扩展不确定度为：±0．10mg＜0．17mg通过；F1等级砝码200g的扩展不确定度为：±0．3mg＜0．34mg通过；F2等级砝码50g的扩展不确定度为：±0．3mg＞0．17mg不通过。综合上述，电子天平（200g/0．1mg）检定砝码为：准确度等级：E2等级砝码无磁砝码（优选）；质量范围：1mg-200g。简而言之，检定d=0．1mg、e=10d的电子天平应用E2等级无磁砝码的实际值。

2 电子天平示值误差的检定与数据处理

2.1 数据采集

此模块用于完成计算机与电子天平之间的通信，实现示值读取、清零操作、校准操作等功能，用于在软件端实现仪器的虚拟化。电子天平最常用的数据传输接口为RS232串口。系统软件采用MSComm串口通信控件方式，向电子天平发送十六进制指令，不同品牌型号的电子天平指令会存在差异，系统可以根据天平的品牌型号信息自动选择相应指令。由于设备同时只能接收单一指令，并且砝码放置到天平之后，需要一定的稳定时间，因此采用定时器控制，延时发送指令或读取数据，完成需要多个指令组合操作的复杂功能。可自动识别是否已放置指定的砝码，并且通过短时间内多次数据采集，确认示值稳定之后，开始采集有效数据，若在指定时间内示值不能稳定指示，直接判定为不合格器具。

2.2 最大允许误差

最大允许误差就是电子天平经过预热之后，按照规定程序对天平进行校准，数值清零，在校准的过程中先是对天平不断加载，使其数值达到最高，又陆续地对天平架进行减载，最后直到数值再次为零。在加载、减载的数值变化过程中对数值进行详细记录，然后对数值的误差加以计算，看其最大允许误差是否在合理区间内，示值误差（E）：E=I-I0，I指的是天平数值，I0指的是标准砝码的标准数值。电子天平的最大允许误差如果超过了合理区间，就要对其进行重新检定和调整[2]。

2.3 示值误差检定

规程规定：各载荷点的示值误差不得超过该天平在该载荷时的最大允许误差。测试时，载荷应从零载荷开始，逐渐地往上加载，直至加到天平的最大称量，后逐渐地卸下载荷，直到零载荷为止。试验载荷必须包括下述载荷点：a)空载；b)最小称量；c)最大允许误差转换点所对应的载荷（或接近最大允许误差转变点）；d)最大称量。无论加载或卸载，应保证有足够的测量点数，对于首次检定的天平，测量点不得少于10点；对于后续检定或使用中检验的天平，测量点数可以适当减少，但不得少于6点。此天平的必检点为：最小称量Min：100d=10mg=0．0100g。转折点为：50gMPE=±0．5e=±0．5mg；200gMPE=±1．0e=±1．0mg；220gMPE=±1．5e=±1．5mg。 鉴 定 结 果 如 表 1所 示。 从 表1中可以看出此天平的示值误差为：0g≤m≤50g0．1e；50g＜m ≤ 200g0．2e；200g＜m ≤ 210g0．3e。所以此电子天平的示值误差符合规程要求。

2.4 四角误差

这一检定也叫偏载检定，主要是在电子天平的秤盘上放置称重物质，并且通过该物质在秤盘上的位置移动变化，衡量电子天平的测量数值是否有变化的依据，以此来判定电子天平的准确程度。但是也要注意的是，在秤盘上放置物质测量时也要根据天平的最大承载量等要求进行使用和检测。

2.5 软件界面

软件功能实现后，需要更加友好的交互界面，使操作更加简单快捷，达到提高效率的目的。软件UI基于MFC对话框设计，将待检定的电子天平列表展示在主窗口，方便快速查询到需要检定的电子天平。选择电子天平后，在弹出的检定窗口中，采用选项卡的方式，将计量器具信息、检定项目、检定结果放置在不同的选项卡，开始检定后，不需要操作计算机，只需要按照提示放置砝码即可，系统根据检定作业流程，自动跳转至相应的选项卡，检定过程简化了人工操作，提高了工作效率[3]。

3 结语

表1 电子天平示值误差检定记录表

伴随着我国经济和科技不断发展，电子天平在很多行业领域中都得到了广泛的应用，小到街头巷尾的小型超市，大到国家科研项目的研究工作，电子天平都能在其中发挥其应有的作用。本文针对影响电子天平计量检定的因素加以分析，又在此基础上对其检定方法加以探究，仅供参考。