本文重點(diǎn)講述汽車(chē)衡在使用時(shí)，影響測(cè)量精度常見(jiàn)的問(wèn)題，以及這些錯(cuò)誤和混亂導(dǎo)致廠(chǎng)家夸大產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)所產(chǎn)生的不良后果，下面來(lái)介紹下使用汽車(chē)衡時(shí)應(yīng)了解的基本知識(shí)：

一、引言

“初始置零裝置”是指：衡器接通電源時(shí)，并在準(zhǔn)備使用前將示值自動(dòng)置為零點(diǎn)的裝置。也就是講，如果初始置零范圍是 ±10% 分布的，對(duì)于承載器重量不超過(guò) 10%Max 的電子衡器，接通電源后，應(yīng)該能夠順利進(jìn)入正常工作狀態(tài)。而超出 10%Max 重量的承載器，不能順利進(jìn)入工作狀態(tài)。

在 R76 建議中 4.5.1 明確規(guī)定：

a) 任何置零裝置的效果均不得改變衡器的Z大秤量。

b) 置零裝置和零點(diǎn)跟蹤裝置的總范圍不得大于衡器Z大秤量的 4%；初始置零裝置不大于Z大秤量的 20% 。

c) 如果衡器對(duì)規(guī)定范圍內(nèi)經(jīng)初始置零裝置補(bǔ)償后的任一載荷，能夠滿(mǎn)足Z大允許誤差、稱(chēng)量結(jié)果間的允許誤差、鑒別力和由影響量和時(shí)間引起的變化的要求，允許衡器有一個(gè)較寬的初始置零范圍。

1、為什么要規(guī)定 20%Max 的初始置零范圍

這個(gè)問(wèn)題應(yīng)該從兩個(gè)方面來(lái)理解：一是從保證衡器的安全使用方面考慮；一是從保證衡器的稱(chēng)量性能方面考慮。

⑴ 保證衡器的安全使用方面，應(yīng)該從小型衡器和大型衡器兩個(gè)角度來(lái)分析

① 小型衡器

一般小型衡器產(chǎn)品，都是選擇使用一只稱(chēng)重傳感器作為量值傳遞的元件，稱(chēng)重傳感器抗過(guò)載的裕度比較小，例如，Z大秤量 15kg 的電子案秤，采用一只Z大秤量 Emax 大約為 20kg 的稱(chēng)重傳感器，如果再考慮 1kg 左右的承載器重量，預(yù)留的安全余量就所剩不多了。如果這時(shí)再出現(xiàn)超過(guò) 10% 的正向部分的初始置零范圍，此臺(tái)衡器所剩的抗過(guò)載能力就了了無(wú)幾了。所以 R76 專(zhuān)門(mén)指出：初始置零由于汽車(chē)衡的載荷只集中在輪軸和軸組上，因此會(huì)在承載器上造成極不均衡的受力，這與普通的平臺(tái)衡器受力情況有很大差別。例如，兩軸車(chē)輪的后軸的重量明顯超過(guò)前軸，前后軸的承重之比Z低也為3:2，假設(shè)整車(chē)重量為 100t，后輪的承重至少為 60t。對(duì)于標(biāo)稱(chēng)量程為 100t 的平臺(tái)秤來(lái)說(shuō)，平均而言滿(mǎn)載時(shí)，每只傳感器受力約為 25t，此時(shí)使用Z大量程為 35t 和 40t 的傳感器可滿(mǎn)足要求，不過(guò)因?yàn)槠?chē)衡后軸的重量至少應(yīng)為 60t，所以以上選用的傳感器顯然不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。對(duì)汽車(chē)衡來(lái)說(shuō)，軸重或軸組承重是選擇衡器的依據(jù)，一般而言多分段汽車(chē)衡，分段Z大載荷之和均大于該秤的標(biāo)稱(chēng)載荷，而 CTC值又大于分段的Z大載荷。

尤其要注意的是，分段汽車(chē)衡的偏載試驗(yàn)若按照 OIML R76 建議規(guī)定的偏載試驗(yàn)時(shí)，對(duì)于承載器的承點(diǎn)數(shù)?? ≥ 4的衡器，在每個(gè)支承點(diǎn)上施加的偏載，為該衡器標(biāo)稱(chēng)載荷的1?? − 1⁄ 是不對(duì)的。因?yàn)槊總€(gè)分段的獨(dú)立的稱(chēng)重單元，稱(chēng)重時(shí)各個(gè)承載器的受力互不影響，所以多分段汽車(chē)衡的偏載試驗(yàn)，應(yīng)對(duì)各分段單獨(dú)做試驗(yàn)，按Z大載荷等于分段的Z大額定載荷的13⁄ 來(lái)對(duì)各支點(diǎn)進(jìn)行加載。

為了節(jié)省傳感器，分段汽車(chē)衡兩個(gè)相連的承載器可以共用兩個(gè)傳感器。由于兩個(gè)承載器在受力時(shí)共同加載在相同的傳感器上，如果兩個(gè)秤臺(tái)聯(lián)合受力的設(shè)計(jì)不好，會(huì)明顯的相互影響造成誤差，但是一般廠(chǎng)家對(duì)此問(wèn)題不夠重視。在圖 2 中，我給出了兩個(gè)較合理的設(shè)計(jì)，供大家參考。

二、傳感和限位

用于汽車(chē)衡的傳感器主要是由應(yīng)變式的柱式傳感器或雙剪切梁式傳感器組成。其中，歐洲國(guó)家多采用柱式傳感器。而北美國(guó)家多采用模塊化的雙剪切梁傳感器。

限位器不僅是汽車(chē)衡，而且可以說(shuō)是所有衡器極其重要又*的部分。限位器的功能是保證在稱(chēng)重時(shí)，傳感器始終能正確受力。

限位器可分為兩類(lèi)：

制動(dòng)（Constrainer）

制動(dòng)裝置用強(qiáng)制性手段保證傳感器的正確受力位置不變，并能消除水平和垂直干擾力，以確保無(wú)“分流力”。制動(dòng)裝置不允許在約束方向上有任何移動(dòng)，該裝置在整個(gè)稱(chēng)重過(guò)程中均起作用。

限位（Stop）

限位器是限定承載器在稱(chēng)重過(guò)程中允許移動(dòng)的范圍，并在稱(chēng)重時(shí)使承載器能恢復(fù)到正確的工作位置，達(dá)到保證承載器能準(zhǔn)確稱(chēng)重的目的。通常當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入秤臺(tái)時(shí)，汽車(chē)衡使用“碰撞”式限位，限制秤臺(tái)移動(dòng)范圍。稱(chēng)重時(shí)限位器不再與基礎(chǔ)接觸，并恢復(fù)到稱(chēng)重位置，以避免限位器對(duì)稱(chēng)重力的分流。所以說(shuō)稱(chēng)重時(shí)，限位器不再起作用。使用柱式傳感器，除需外加傳力結(jié)構(gòu)以保證傳感器的正確受力外，還要安裝合適的限位裝置。

雙剪切梁式組件，其自身就具有限位和自復(fù)位功能，對(duì)秤體因受力而產(chǎn)生的形變具有自適應(yīng)能力，能抵抗偏載、側(cè)向和扭力的影響，具有安裝簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好的特性，且不需要再加裝限位裝置。

*一個(gè)物體具有六個(gè)自由度，三個(gè)平移、三個(gè)旋轉(zhuǎn)。承載器一般被視為二維系統(tǒng)，它具有三個(gè)自由度，兩個(gè)平移、一個(gè)旋轉(zhuǎn)，它的限位只需要對(duì)這三個(gè)自由度進(jìn)行限位。在實(shí)際中，我們往往會(huì)發(fā)現(xiàn)很多人希望通過(guò)使用四個(gè)或者更多的限位器，以期達(dá)到“提高”限位效果的做法是錯(cuò)誤的，因?yàn)榘凑樟W(xué)的基本原理可知，當(dāng)約束條件超過(guò)系統(tǒng)的自由度時(shí)，這樣的系統(tǒng)稱(chēng)為“超靜系統(tǒng)”。實(shí)際上使用過(guò)多的限位裝置，往往適得其反，會(huì)造成附加的干擾力和分流，甚至?xí)?ldquo;卡死”，所以一個(gè)二維系統(tǒng)只需合理的設(shè)置三個(gè)限位裝置就足夠了。

我認(rèn)為將傳感器組件用于汽車(chē)衡是比較理想的。“碰撞”式和拉桿式限位，不僅對(duì)溫度變化敏感，且不易調(diào)節(jié)。

三、汽車(chē)衡的檢定

汽車(chē)衡的檢定是一件費(fèi)力、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢(qián)的工作。除按 OIML R76建議的規(guī)定試驗(yàn)外，還應(yīng)增加分段載荷額定值和集中載荷 CTC 值的檢定。由于汽車(chē)衡在戶(hù)外使用，不僅環(huán)境惡劣，而且往往還不具備按檢定規(guī)程要求的條件，所以多年以來(lái)不斷有人探討和研究汽車(chē)衡的“無(wú)砝碼檢定”。尤其在中國(guó)就曾有很多人提出過(guò)不少方法，但我認(rèn)為由于在理論和實(shí)際操作方面還存在原理方面的問(wèn)題需要探討，且實(shí)際運(yùn)用中也有不少問(wèn)題需要解決，特別是現(xiàn)有的方法不能滿(mǎn)足汽車(chē)衡檢定的全部要求，因此“無(wú)砝碼檢定”并未得到廣泛的運(yùn)用和認(rèn)可。

事實(shí)上一種新的檢定方法應(yīng)該是有嚴(yán)密的理論為依據(jù)，且不需要對(duì)原被檢裝置增加更多的附加條件、操作方便的方法，同時(shí)檢定結(jié)果還必須能得到旁證。對(duì)于汽車(chē)衡的檢定方法簡(jiǎn)單的旁證就是能否與砝碼檢定的結(jié)果一致，另外一種更有說(shuō)服力的方法是用同一檢定方法，同時(shí)分別對(duì)兩臺(tái)汽車(chē)衡檢定，看它們對(duì)同一載荷的結(jié)果是否一致，如果不一致能否說(shuō)明其中的原因。

我認(rèn)為就目前所知的“無(wú)砝碼”檢定方法還不能*替代砝碼，“無(wú)砝碼”檢定還需進(jìn)一步研究和探討。國(guó)外很少有關(guān)于“無(wú)砝碼”檢定的文章，即使使用數(shù)字傳感器或相類(lèi)似的方法，用“無(wú)砝碼”檢定時(shí)也需要增添附加的規(guī)定、要求和說(shuō)明。在國(guó)外基本上是用檢衡車(chē)對(duì)汽車(chē)衡進(jìn)行檢定，使用檢衡車(chē)不僅方便、省時(shí)，且作為標(biāo)準(zhǔn)器的檢衡車(chē)的精度也能夠保證，使得檢定時(shí)操作的一致性更有保證。我認(rèn)為中國(guó)應(yīng)在條件許可的地方對(duì)汽車(chē)衡使用檢衡車(chē)檢定。

四、稱(chēng)重顯示器

汽車(chē)衡稱(chēng)重顯示器與一般非自動(dòng)衡器的顯示器沒(méi)有太大差別。汽車(chē)衡的稱(chēng)重顯示器由兩個(gè)部分組成：一是用于測(cè)量重量的計(jì)量部分；另一是能滿(mǎn)足用戶(hù)使用的功能要求的部分。功能部分的顯示器更新很快，從Z初簡(jiǎn)單接口，到現(xiàn)如今能滿(mǎn)足互聯(lián)網(wǎng)、物流和工程控制各種需要的功能。

測(cè)量部分：由于使用了Σ − ?變換器，使得測(cè)量精度有大幅度提高。然而從測(cè)量原理上講，自從引入了“六線(xiàn)制”和“比例測(cè)量技術(shù)”，至今沒(méi)有本質(zhì)上的進(jìn)步，“六線(xiàn)制”大幅度降低了因傳感器引線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)而產(chǎn)生的溫度影響。“比例測(cè)量”法，則大幅降低了對(duì)供橋電壓長(zhǎng)期穩(wěn)定性的要求。

一般顯示器的示值不會(huì) 10000，但很多用戶(hù)都希望使用的汽車(chē)衡有很。即使在低載荷使用時(shí)，也要有很高的精度。為了滿(mǎn)足用戶(hù)的這種“要求”，衡器生產(chǎn)廠(chǎng)家產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)都很高，*，電子衡器的技術(shù)指標(biāo)由所用傳感器的技術(shù)指標(biāo)決定的。

要達(dá)到?? = 7500分度數(shù)的汽車(chē)衡，很多人往往不知該使用何等精度級(jí)的傳感器。事實(shí)上要對(duì)這樣的衡汽車(chē)衡檢定，按計(jì)量要求所使用的砝碼的精度至少要高三倍，可是這樣的砝碼一般計(jì)量機(jī)構(gòu)都不具備，即使是國(guó)家計(jì)量機(jī)構(gòu)也極少備用 10t 這樣的砝碼。另外，由于汽車(chē)衡均在戶(hù)外使用，夏天戶(hù)外溫度高于 60℃的地方很普遍，而冬天溫度−10℃的地方也不少，但傳感器標(biāo)定的溫度按規(guī)定為−10℃至 60℃，因此對(duì)戶(hù)外使用的汽車(chē)衡，在超過(guò)此溫度范圍之外的不確定度，都是很難確定和掌控的。實(shí)際上?? = 3000的汽車(chē)衡要保證其精度的可靠性，本身就是很不容易的，所以汽車(chē)衡在使用中能保證0.1%的精度就相當(dāng)不錯(cuò)了。

五、汽車(chē)衡的技術(shù)指標(biāo)

確定汽車(chē)衡的技術(shù)指標(biāo)一共有三項(xiàng)：

• 標(biāo)稱(chēng)載荷（Nominal Capacity）：能夠加載的總負(fù)債值。負(fù)載是平均分布在整個(gè)臺(tái)面上的。

• 分段載荷（Sectional Capacity）：在分段加載試驗(yàn)時(shí)，除在每個(gè)承載段上加載，還需在承載段跨距中間加載。

• 集中載荷（Concentrate Load Capacity），簡(jiǎn)稱(chēng)為 CDC，為秤臺(tái)Z大集中載荷的設(shè)計(jì)值，它是由廠(chǎng)家決定的，它與標(biāo)稱(chēng)載荷

之間應(yīng)滿(mǎn)足以下關(guān)系：

標(biāo)稱(chēng)值≤ ?????? × (?? − 0.5)，

其中 N=秤的分度數(shù)。

美國(guó)要求根據(jù)對(duì)橋梁毛載荷設(shè)計(jì)的公式B，確定秤橋跨距的強(qiáng)度，以便能滿(mǎn)足軸重和軸組重對(duì)秤橋加載的安全要求。由于 CTC 只由廠(chǎng)家決定，根據(jù) CTC 設(shè)計(jì)值來(lái)決定該汽車(chē)衡的標(biāo)秤載荷值，所以標(biāo)秤載荷不得超過(guò)分段載荷之和。

汽車(chē)的重要主要集中在輪軸和軸組上，汽車(chē)衡在稱(chēng)重時(shí)，承載器上的受力是極不均勻的。一臺(tái)汽車(chē)衡的技術(shù)指標(biāo)不僅是由標(biāo)秤載荷確定，更是由分段載荷確定。由于汽車(chē)衡的重量主要集中在車(chē)廂部分，對(duì)兩輪車(chē)來(lái)說(shuō)，后輪承重的重量就比前輪大很多，因此在實(shí)際使用時(shí)，被稱(chēng)車(chē)輛的Z大軸重或軸組重不得超過(guò)分段載荷規(guī)定的重量。對(duì)汽車(chē)衡的性能的評(píng)價(jià)，應(yīng)依照上述三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行。通常大多數(shù)生產(chǎn)廠(chǎng)家只給出Z大稱(chēng)量 Max，分度值 e 或分度數(shù) n，但這樣做顯然是不夠的。

六、結(jié)束語(yǔ)

通常用戶(hù)希望所使用的汽車(chē)衡，無(wú)論是稱(chēng)量較重的車(chē)輛還是稱(chēng)量較輕的車(chē)輛，誤差都是Z小的，要求在使用時(shí)能給出 10Kg，甚至更小的示值，其結(jié)果使衡器的分度數(shù) n 大到不可能的量級(jí)。如上面所述，

當(dāng)被稱(chēng)物的Z大與Z小比在 6 倍左右時(shí)，戶(hù)外使用的衡器由于較大的溫度變化和風(fēng)力等的影響，能夠保證0.1%的準(zhǔn)確度就很不容易。

盲目要求“”，只能說(shuō)是一種“心理需求”，用“示值”做結(jié)算，也就是根本達(dá)不到目的一筆糊涂賬。