关于地磅非砝码(采用电磁力)检定方法探讨
本文旨在利用现代的电子技术和传感技术研究一种地磅的快速检定 方法，以解决现实中砝码检定不能满量程检定、效率低下以及费用高的问题。
1.衡器检定方法现状及本检定装置的意义
国内外技术水平现状：当前国内外衡器检定 所使用的方法均采用砝码（比较先进的标准器为 检衡车做标准器，此标准器在实际使用中存在 几点不足。
1.1现实中很难达到检定规程的要求
依据现行衡器检定规程，检定一台衡器一般 需要满量程一半的标准砝码，即检定100t地中衡 需要砝码50t,而各地县级计量测试机构所配备的 砝码一般在5t左右，不用替代法，只能检定满量 程的1/20,严重违反检定规程；随着经济的发展， 80t、100t大型衡器日益增多，此问题急需解决。
1.2现行检定方法效率低下
以现行方法检定大型衡器，即使在上述违反 检定规程的情况下，一天最多检定两台大型衡器。 随着经济的快速发展，大型衡器用户猛增，为此 必须寻找一种替代现行检定手段。
1.3检定费用高
现行检定方法需人力搬倒或需起重设备，大 型衡器用户在检定时需投入大量人力、物力和才 力。
1.4本检定装置的意义
可替代现行衡器检定采用的砝码域检衡 车,解决现行检定方法存在的实际问题，开创衡 器检定新方法。
2.基本原理
以加力装置对地磅检定仪（以下简称 “检定仪”传感器和被检定衡器传感器同时进行 串联加力，传感器输出信号分别进入检定仪称重 显示器和被检定衡器称重显示器，比较检定仪和 被检定衡器示值以确定被检定衡器的误差。
3.检定仪的结构
此结构适用于地磅台面为非铁磁性物 质制造的地磅，地磅非砝码检定原 理如图1所示。
具体结构：系统由高精度拉式称重传感器、 高精度称重显示仪表、阻力梁、力架、电磁铁、 稳流电源组成。改变稳流电源的电流大小以改变 磁力大小，电磁铁产生的力同时加在了标准传感 器和地磅传感器上，两个系统的传感器产 生的信号分别进入检定仪显示仪表和电子汽车衡 显示仪表，比较地磅显示仪表的示值与检 定仪显示仪表的示值，其示值的差值即为地磅的误差。
滚动车可以在台面上自由移动，当上、下电 磁铁不正对时，上电磁铁受到水平分力，在此分 力的作用下，滚动车自动移动直至不存在水平分 力。标准传感器与力架采取万向轴连接，以便消除标准传感器受到的水平分力和力距作用。
导磁材料用于使上下两个电磁铁产生的磁场 磁力线构成磁力线回路使磁力线不泄露，以降低 称重传感器的输出信号受磁场的干扰程度。导磁 材料采取柔性连接，防止滚动车自由活动受到限 制。
标准传感器使用磁场屏蔽材料予以屏蔽，以 减少称重传感器的输出信号受磁场的干扰。
滚动车下面垫板，使板的坡度小于1/500,以 便于滚动车可以自由移动。
4.系统的研制及技术指标
目标：检定仪达到能够检定III级衡器的要求。
(1）加力系统由4-8套相同加力装置组成， 单个加力系统承受196kN的力。
(2）称重传感器：非线性0.01%、蠕变0.01%、 滞后0.01%、重复性0.01%、温度对灵敏度的影响 0.01%/10K、稳定性0.01%/年。量程为20t的数字 传感器。采用数字仪表，通过修正使每个传感器 的线性达到0.002%,滞后0.002%。
(3）单个加力系统需提供196kN压力。
(4）力架的设计：要求承受196kN压力。
(5）阻力梁：能承受足够的拉力和弯矩。
(6）确保所加压力铅直的设计：下电磁铁的 轴心与铅垂线夹角小于0.2度。
(7）标准称重显示器内部设置力--质量转换 功能，根据当地纬度和海拔计算当地重力加速度。
(8）为减小传感器、力架的蠕变误差，在检 定时，统一规定加压时间为10分钟，在标定检 定系统时也规定加压时间为10分钟，这样由于蠕 变产生的相对误差减小到± 5X 10-5。
(9）为减小温度对灵敏度的影响，标准装置 在标定时按温度段进行标定，从-10℃至+30℃每 20蚓为一段进行标定以适应于-10℃至+40℃的 使用环境。对每个传感器的温度特性进行检验， 绘制温度特性曲线以便对传感器进行温度修正， 采用数字仪表使传感器的温度对灵敏度的影响减 小到 0.002%/10K。
(10）稳流电源：精度十万分之一。
5.不确定度分析
以30吨秤，称量在8吨时为例计算。
5.1使用检定仪检定衡器的不确定度分析
5.1.1测量方法
用检定仪的量值作为标准值进行检定。其示 值误差是被检定衡器的示值与标准值进行比较， 按公式进行计算。
5.1.2数学模型
地磅的示值误差 E=I- m
式中：E-地磅的示值误差，kg
I—地磅的显示值某一检定点,kg
M- 检定仪的示值，kg
5.1.3 方差和灵敏度系数 依方程
6.结论
本地磅的总不确定度为8.46kg,其在 使用中的最大允许误差值为30kg, 6.40kg< (1/3x 30 kg,符合检定系统要求。
7.效率分析
以检定60吨地磅，检定机构距地磅安装地点 10公里为例进行计算如表2。
由计算可知：检定仪用时2.67小时，砝码用时13.8小时，检衡车用时7.3小时；相对砝码， 使用检定仪可提高效率4倍，相对检衡车，可提 高效率1.7倍。
8.待讨论的问题
本检定系统是否适用于铁磁性材料制造的地磅？ 因为本系统上下电磁铁采用了导磁结构，其 磁力线绝大部分集中在上下两个电磁铁之间的空 间，剩余部分磁力线大部分也穿过了秤体闼为 上电磁铁离秤面很接近，故所有磁力线几乎全部 穿过秤体。所以秤体受上下两个磁铁的力相互抵 消，秤体不受磁场力的作用，所以本系统应该可 以适用于铁磁性材料制造的地磅。
