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电子汽车衡检测方法的商榷



一、引言 由于近年来电子汽车衡的秤量越来越大,按 照法定的检定或校准成为一种很难操作的工作, 所以许多有志之士就在不断的探索合理而有效的 检定或校准方法。怎么能够准确、方便、安全地 获得一台大型电子汽车衡的称量性能,按照我国 目前各个地方技术机构所具备的能力,仅仅采用 砝码法是不能轻易达到目的的。

二、检定工作的内涵 R76- 1 《非自动衡器》 国际建议中对于称量性 能的检测要求: 从零点逐步施加试验载荷至最大秤量 (Max), 再以相反次序逐步卸下试验载荷至零。测定初始 固有误差时,至少选择 10 个不同的试验载荷,其 它称量试验至少选择 5 个试验载荷。选择的试验 载荷包括最大秤量 (Max),最小秤量 (Min),以 及处于或接近最大允许误差改变的那些载荷值。 我们从中可以清楚地看到以下几个方面的情 况。
(1) 检测是从零点逐步开始加载试验载荷,一直到最大秤量。 目的是检查该衡器的误差曲线是否在允许误 差带的范围之内,如果发现有个别秤量值的误差 偏离了允许误差带,也可以通过称重指示器的线 性修正功能进行修正,保证衡器的整个称量性能 全部在允许误差的范围内。
(2) 然后,逆顺序逐步卸载试验载荷,直至零 点。 目的是检查该衡器回程的误差曲线 (即,滞 后线性),是否在允许误差带的范围内,如果发现 有个别秤量值的误差偏离了允许误差带,也是可 以通过称重指示器的线性修正功能进行修正的。
(3) 测定初始固有误差时,至少选择 10 个试 验载荷。 一般在对一台新型衡器进行型式评价试验时, 需要选择 10 个试验载荷进行检测,目的是了解此 类新型产品的“初始固有误差”的情况。只有通 过定型鉴定了的衡器产品,在首次检定及后续检 定时,就可以只选择 5 个试验载荷。
(4) 选择最大允许误差改变的载荷值最大允许误差改变的载荷值,这些点是一台 衡器要求比较高的、比较难的点。比如,中准确 度等级 (3 级) 秤的 500e、2000e 的两个载荷值, 500e 这一点在允许误差±0.5e 是相对误差最大的; 2000e 这一点在允许误差±1.0e 是相对误差最大 的。也就是说,只要这些载荷点能够在允许误差 范围之内,那么这台电子衡器也就是合格的了。 当然,电子汽车衡的检测还应该包括:置零 准确度、偏载性能、除皮准确度、重复性、鉴别 阈等项目的试验。

三、几种检测方法解析
(一) 对于由多块结构组合承载器检测方法 美国“NIST Handbook 44”手册中规定,对于 汽车衡、轴重仪及组合式汽车衡偏载试验,试验 区域应为长度 1.2m 和宽度 3.0m,最大试验载荷应 满足公式:最大载荷的比率 r×0.9×CLC。其中,r 是 任 意 两 个 或 更 多 相 邻 轴 组 的 距 离 ; CLC 是 “集中载荷”(CLC≥衡器的最大秤量 /(N- 0.5));N 是承载器的节数。 针对以上的规定,于是就有专家想出了这样 一个思路:汽车衡的承载力是由单节承载器决定 的,是否可以按照每一节为一个称量范围,分别 检测呢?只要将每一节检测合格,就认可整台汽 车衡都符合称量性能了呢? 但是有关专家告诉我,美国“NIST Handbook 44”手册中的此项规定,是与美国联邦公路管理 局关于车辆载荷与桥梁总负荷关联的一个公式, 其目的是要求设计汽车衡时,必须与汽车对桥梁 作用力按照集中载荷方式考虑的。所以,我们在 设计汽车衡承载器时,必须考虑承载器的刚度、 强度也要按照桥梁的指标。既是相同载荷,当轴 距不同的车辆称量时,汽车衡也应该能够保证正 常使用,而与汽车衡检测方法没有关系。这如同 一个人站立在冰面上,可能这个冰面不堪重负, 人可能掉入水中;如果这个人卧在冰面,冰面完 全可以承受这个人的重量。 (二) 现场单独检测称重传感器方法 最近看到一篇文章中提出的一种检测思路。 就是在汽车衡安装现场将称重传感器从承载器下 取出,使用一种便携式装置只对称重传感器进行检测调整,就认为完成了该衡器的检测。 这种思路是一种“瞎子摸象”的方法,只是 考虑了称重传感器对衡器的影响因素,而忽视了 其他装置对称量性能的影响。与其采用这种方法, 还比如直接拿称重传感器的出厂检测报告看更直 接。 实际上,任何一台电子衡器的称重传感器和 称重指示器,都是出厂前通过专用设备对其计量 性能检测过的。这种在使用现场再使用便携式装 置的称重传感器检测,是没有任何意义的工作。 (三) 承载器分段检测准确度 有这样一种检测方法:是在对汽车衡进行偏 载试验之后,对于由多段结构的承载器选择任意 一段,进行称量性能的加载试验,与检定规程规 定的加载载荷不同,仅仅只是将部分重量的砝码 进行加载试验,如果需要也可以再选择一段承载 器进行检测。要求在该秤量值时称量误差不大于 最大允许误差。 也就是说,对于由三段结构的承载器,只需 要使用 1/3Max 的砝码,对其中一段承载器进行加 载,只是检测 1/3Max 的称量性能。 优点:
(1) 这种方法只采用了部分的标准砝码,对一 台大秤量的衡器进行了检测,减少了砝码的使用 量。
(2) 这种方法对承载器进行了集中加载,考核 了承载器的相对变形量,但是无法知道该汽车衡 的整体称量性能。 缺点:
(1) 这种方法仅仅检测了该汽车衡部分的量 程,无法知道大于这个量程时的性能变化情况。
(2) 实际上此种方法与第一种思路是非常相似 的,仅仅作为偏载检测是可以考虑的方法。

(四) 分量程检测性能 在一篇文章上看到这样的一种想法:检测工 作是在对衡器使用砝码进行偏载试验之后,将不 知道确切重量值的载荷 (大约 1/3Max) 加载到承 载器上从称重指示器得到一个重量值,再加载一 组砝码 (大约 1/500Max),观察示值是否增加了相 同的重量值;取下砝码后再将不知道确切重量值的载荷 (大约 1/3Max) 加载到承载器上,从称重 指示器上又得到一个重量值,再加载一组砝码 (大约 1/500Max),观察示值是否增加了相同的重 量值;依此类推,直至到一个不确定的最大量程。 问题: 此种方法看似加载载荷至该衡器一个不确定 的量程,得到了该衡器的一个分量程的称量线性。 而实际上,拿一个不知道确切量值的载荷加载到 衡器上,是无法得到被测衡器实际称量性能的, 即使其中也用一组砝码检查了某一段的称量性能, 也仅仅是整个称量性能中的某一小段,至于该衡 器的整个线性曲线的走向是无法知道的。所以也 就无法得出该衡器整个称量性能的优劣了。

(五) 辅助检定方法 独立的辅助检定方法是由力发生器 (或液压) 机构、反力装置、传感器和测量仪表等组成的用 于实现对汽车衡施加标准载荷的单元,用于解决 砝码难于运输;检定工作量大、劳动强度高、效 率低;搬运大量砝码安全性差;成本费用高;很 难严格按照检定规程进行检定等问题。每一个标 准载荷单元既可以单独检测,也可以组合对各个 秤量值进行递增或递减检测。
优点:
(1) 可以快速检测到被测衡器的最大秤量,得 到被测衡器误差线性曲线;
(2) 解决了运输大量砝码的安全问题和费用问 题;
(3) 提高了检测工作的劳动效率。
缺点:
(1) 要在衡器的基础上建立一套安装反力装置 的机构;
(2) 因为这个装置在承载器上的是几个集中作 用点,比使用砝码作用于承载器上的面积小的太 多,所以对被测衡器承载器要求有足够的强度、 刚度;
(3) 由于这个装置只是垂直加载于承载器上, 检测过程中不会使承载器产生晃动,与汽车衡的 实际使用状况完全不同,检测结果不能反映汽车 衡的实际情况;
(4) 标准载荷单元应该早日争取被列入“质量计量器具检定系统框图”,作为“工作计量器具” 使用。 四、总结 检测一台电子汽车衡的称量性能,实际上也 是在检测这台衡器组成各个部分的设计、制造、 安装质量。 这里以承载器结构的情况进行分析,这是一个中准确度等级的电子汽车衡误差分 布图。 其中图中粗的误差曲线是在大于 2000e 这一点 后,出现“0”的误差,而细误差曲线是在小于 2000e 这一点前,出现“0”的误差。 为什么会出现这种现象呢?经过大量的数据 积累分析,粗的误差曲线现象是反映该汽车衡承 载器刚度优于 1/800,而细的误差曲线现象是反映 该汽车衡承载器刚度低于 1/800,而且细的误差曲 线的曲率半径越小,说明该汽车衡承载器的刚度 越低。 任何一台电子汽车衡是由四大部分组成的: 承载器、称重传感器、称重指示器、支撑机构 (基础),我们在考虑电子汽车衡性能时,必须考 虑这些组成部分的结构和性能。任何一台衡器都 有初始固有误差,这个初始固有误差是衡器在性 能检测和量程稳定性检测前所确定的误差。初始 固有误差的定义说的好:任何一台衡器自其设计 制造安装结束之后,这台衡器的命运就已经确定 的了。为什么要这样讲呢?因为,在设计过程中, 承载器的刚度、强度都是设计所决定的,称重传 感器的技术指标也是设计时选择的,称重指示器 的参数 (分度数、灵敏度、噪声、零点温度性能、 量程温度性能等) 也是设计时选择的,而支撑机总而言之,作为能量计量重要的一部分,流 量测量技术不仅在节约能源方面起着重要的作用, 而且还为环境保护提供了重要的科学技术依据, 为其奠定了夯实的基础。所以,促进流量测量技 术的提升,是全面提高能源利用效率,合理引导 企业在转型以及企业在创新过程中的节能减排、 低碳环保技术,实现我国企业经济化,环保化, 社会化的主要举措。


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