浅谈倾斜角度对数字指示秤示值的影响

数字指示秤秤体的调平是秤计量检定工作比较 重要的一步，但调到什么程度算“平”，并没有一个确 切的衡量标准。本文中笔者以电子台秤为例，通过实 验探讨秤体倾斜对秤体示值的影响，并且分析了实验 结果和理论预测值之间的差异。

一、实验器材及实验步骤

1.主要实验器材

TQS二维倾斜工作台、光学像限仪、框式水平仪、砝码(20kg、1kg~5kg、1mg~500g)。

2.基本实验步骤

根据JJG539-1997《数字指示秤检定规程》的要求, 在倾斜角度为0。时对各个点进行测试，每个测试点重 复3遍，改变秤台倾斜角度重复上述测试过程，分析每 个测试点的示值和倾斜角度变化的关系，最后对比实 际曲线与理论曲线的关系。

二、实验分析

如图1所示，给出了数字指示秤示值偏差与倾斜 角度的关系。从图1中可以看出，随着倾斜角度的增 加，偏差值逐渐增大。由于实验条件的限制，倾斜角度 仅做到了 6。，这并不影响对实验现象的分析。图1中共 给出了9个角度所对应的变化曲线，实验中每次调整角度都重新置零，这样既保证每条曲线都相交于同一 点，也可以去除秤台重量对测量示值的影响。从图1中 还可以明显看出，在倾斜角度低于1。时的测量曲线几 乎都是水平的直线，这说明在角度低于1。时对称量示 值几乎没有影响，但角度高于1。时测量曲线的倾斜角 度明显变大，这说明此时的影响量不可忽略。

图2给出了 30kg示值随角度的变化情况，从图1可 以明显看出，随着角度的增加，称量示值逐渐变小，而 且角度越大示值变化越快，这和理论中重物对斜面的 正压力和重物自身重力的关系相吻合。理论中正压力和重力的关系可以用以下公式来表示：

式中:N——重物对斜面的正压力，N;G——重物 自身重力，N;0 斜面与水平面所成的角度，°。

根据上述公式，图2中给出了理论变化曲线，从图 2可以看出，实际曲线和理论曲线的走势完全相同，只 是它们之间还存在着一些示值上的差异，这种差异主 要来自秤体自身，在角度变化的过程中传感器内部发 生了 一些微小的变化，这些小的变化导致了实际曲线 比理论曲线滞后。

如图3所示，给出了不同称量范围的最大允许误 差。根据JJG539-1997和JJG555-1996对示值和倾斜的 要求，称量范围内的任何一点必须满足最大允许误差 的要求才能判断数字指示秤合格与否。借助LabVIEW 中曲线拟合工具，对实验数据进行拟合处理，发现两 个拐点和最大秤量点由合格变为不合格的角度分别 为2°15'、1°40'和1°38'，所以在倾斜角度变化的过程中，整个秤体由合格变为不合格角度为1。38'，这和图 1中反映的现象完全一致。

上面仅针对秤体纵向倾斜而做的分析，横向倾斜 得到的实验结果和纵向倾斜几乎完全相同，这里不再 赘述。

三、讨论

通过上面的分析可以看出，无论是横向倾斜还是 纵向倾斜对数字指示秤的示值都有一定影响，倾斜角 度低于1。38'的测量值可以认为是准确的，倾斜角度 高于1 ° 38'的测量值就不可信了。那么，在现实生活中 如何避免数字指示秤由于秤体倾斜而导致示值不准 昵？这就需要秤的使用者和计量工作者在使用和检定 过程中注意观察，有水平指示器的看指示器，没有的 或者感觉水平指示器不准的凭借经验或者专业的水 平器材判断，只有水平调到了规定的范围，才能保证 数字指示秤的正常使用和计量检定工作的正常进行。