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衡器校准注意事项和校准期间的测试内容

2020/6/15 10:31:02 分类:计量检定 
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衡器/秤/天平,广泛应用于工业的各种测量。有些衡器是小型实验室测量克数用的,非常精确。而有一些工业衡器是非常大的,例如,测量卡车的衡器。在我们的日常生活中到处都可看或用到衡器,例如,当我们在市场称重蔬菜时。

与任何测量仪器一样,衡器也应定期校准,以确保它们正确并准确地测量。正确的计量可朔源校准是了解衡器测量准确程度的唯一方法。许多衡器用于法定测量,或用作货币转移基础的测量,这些是基于法规或法定验证流程的一部分。通常,衡器的校准是基于质量系统(如ISO9000)、医疗卫生、交通(航空、海运)安全或法医调查。


对于衡器及其校准的有专门的法规(EURAMET校准指南,NIST手册44,OIML);本文重点研究衡器校准注意事项和校准期间的测试内容。

衡器在校准期间的测试内容

称重秤/衡器校准前的准备

在开始校准衡器之前,应清楚明白一些事项并做好准备。
①您应该了解衡器的技术特性(最大重量、d 值)、精度要求(允许的最大误差和不确定性),以及校准失败(调整)时应该怎么做。
②通常整个测量范围都是可校准的,校准在衡器使用的位置进行。确保您有足够重量的称重砝码用于校准。
③衡器应至少在校准前30分钟打开。砝码的温度应稳定到进行校准的相同温度。
④衡器应水平放置,尤其是对于小型且精准的衡器。通过将砝码置于衡器最大量程附近进行预测试,并确保其正常工作。
⑤如果衡器在校准中失败,经过调整,则应在调整前进行”校准前”校准,并在调整后进行”校准后”校准。

衡器校准期间的测试内容

1、偏心度测试
在正常使用衡器时,负载并不总是完全放置在负载受体的中心。有时,衡器的结果可能略有不同,具体取决于负载是否放置在负载受体上的不同位置。为了测试负载位置的影响程度,进行了偏心测试。

在偏心度测试中,参考载荷放置在负载受体上的几个不同的指定位置。首先,负载放置在负载受体的中心(负载的重心),并观察结果。接下来,负载被放置在负载受体的四个不同扇区,如下图所示。

载荷放置在负载受体上的几个不同的指定位置
上图适用于矩形和圆形负载受体,但在实践中由于有许多不同的负载受体形状,负载的位置会有所不同。标准OIML R76和EN 45501将为不同的负载受体形状提供指导。


校准程序应指定在测试期间将负载放置到何处,校准结果(以证书格式)还应记录位置。


偏心度测试中使用的测试负载应至少为衡器最大负载的三分之一(1/3)。如果可能,最好仅使用一个测试负载进行测试。这样,可以更容易地确定负载的重心位于指定位置。对于具有多个范围的衡器,偏心度测试应在最大量程内进行。


由于偏心度测试的目的是找出负载位置引起的差值,因此没有必要进行精确的标定负载。通过测试使用相同的负载自然很重要。如果偏心度测试也用于确定指示的误差,则应使用校准的负载。


◆偏心度测试程序

指示在测试前归零。测试负载被放置在位置1并记录指示。然后,测试负载移动到位置2到5,并在每个位置记录指示。最后,将测试负载再次放置在位置1,以检查指示是否偏离位置1中的先前指示。

可以在每个位置之间检查零,以查看其有未更改。如有必要,衡器可以在每次测试之间归零。或者,当负载位于位置1时,您也可以对衡器进行处理,因为这样可以更容易地看到位置之间的任何差异。


2、可重复性测试

与任何仪器一样,衡器也可能出现可重复性问题。这意味着,当对同一负载进行多次测量时,结果并不总是完全相同的。为了了解衡器的可重复性,进行了可重复性测试。

重复性测试通过多次更换负载受体上同一位置的相同负载(以避免任何偏心误差)来执行。测试应在相同和恒定的条件下进行,并且处理方式相同。


使用的负载应接近衡器的最大负载。通常,重复性测试仅用一个负载完成,但也可以通过几个不同的负载值单独完成。负载不一定需要是校准负载,因为目的是找出可重复性。如果可能,使用的负载应为单个负载(不是几个小负载)。


重复性测试通常通过连续重复测量至少5次来完成。对于范围大(超过100kg/220磅)的衡器,应至少进行3次。


在可重复性测试中,仪器首先归零,然后将负载施加在负载受体上,并在稳定后记录指示。然后,移除负载,并在必要时检查零指示并归零。然后再次放置负载,等等。


对于多量程仪器,负载接近但低于第一量程的最大值通常就足够了。


3、称重测试

称重测试的目的是分步骤测试衡器在整个量程内的精度(校准),并随着重量增加或减少而改变。最常见的做法如下:首先将衡器归零不带任何负载。设置第一个测试点的负载,等待稳定,并记录指示。通过所有增加的测试点继续增加负载。记录最大负载后,开始通过减少的测试点降低负载。

在某些情况下,称重称只能通过增加的负载或仅减少负载进行校准。通常使用5到10个不同的负载(测试点)。最高负载应接近称重称的最大负载。最小测试负载可以是最大负载的 10%,也可以是通常使用的最小重量。


通常,选择测试点,以便它们在整个范围内平均分布。更多测试点可用于衡器的典型使用范围。使用多范围衡器时,每个系列均应单独校准。


①线性

在称重测试中,通过称重称的测量范围使用多个点有助于揭示线性度的任何问题。线性问题意味着称重称在整个范围内测量的精度不相等。即使零和满量程都是正确的,量程中间也可能有误差,称为线性误差或非线性(或非线性)。
下图是非线性的一般说明。即使仪器的零和满量程调整正确,由于仪器的非线性,在中量程有误差:

②迟滞性

迟滞性是当测试点随着重量的增加或减少接近时的指示差异。要找出称重称中的任何迟滞问题,您需要用增加点和递减点进行校准。
在称重测试中,当增加或减少负载时,重要的是不要超调或欠调。这意味着,当您增加负载时,您必须以增加的重量接近每个测试点。您不应该添加太多的重量,然后删除它,因为这样您失去了迟滞的信息。同样,在减少点时,请确保接近的每一个点的重量都在下降。显然,为了能够做到这一点,测试负载的使用应该提前计划好。

下图是迟滞的一般例证。校准称重称时,增加和减少校准点的结果是不同的:


4、最小重量测试

最小重量测试是一种并不总是需要做的测试。这种测试是某些行业(如制药行业)所必需的。最小重量测试的目的是在达到可靠的测量结果和满足精度要求的同时,找到可测量的最小负载。当测量值变小时,读数的相对误差通常更高。衡器不应用于测量小于最小负载的任何负载。

对于最小重量测试,两个主要标准有不同的方法。让我们快速了解一下这些:

◆美国药典(第41章)
在近年来的标准规格改变后,它不再指最小称重测试,而是要求通过找到衡器的重复性(2倍标准偏差)为读数的0.1%来确定衡器的最小工作范围。
实际上,在某些情况下,标准偏差可能非常小,但要测量的最小重量无论如何不应小于实际刻度间隔(d)的820倍。

◆EURAMET 校准指南18(附录G)

计算每个校准点的测量不确定性和最小可用负载的原理是,不确定性仍然足够小,足以满足衡器的要求。
除了上述标准要求外,制药行业的要求还需要单独的最小称重测试,其中多次测量负载,以找出负载较小的衡器的准确性。

5、其他测试

标准中还指定了一些其他测试,尽管这些测试通常不在正常校准期间完成,但可以作为一种批准测试或在初始验证中执行。这些测试的示例包括:①皮重测试;②鉴别测试;③指示随时间的变化测试;④磁相互作用测试。

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