电子秤的误差来源及示值误差的确定

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1 前言电子秤的误差是对称量结果准确度的定量描述。电子秤在应用中经常会遇到误差问题，这不仅影响电子秤使用的可靠性，也会不同程度损害电子秤使用者的利益。

对电子秤的称量性能进行分析，掌握其误差来源有助于提高电子秤检定工作的质量和效率。

电子秤是称重台将物体重力传递至称重传感器，使传感器弹性体发生变形，在激励电压作用下输出电压信号，经线性放大器将信号放大，然后转换为数字信号，由微处理器对质量信号进行处理后直接照示质量值。电子秤的称量误差主要来源于其不同的组成部分。其中包括由称重传感器的灵敏度引起的四角偏载误差，由传感器称量的线性变化、零点漂移和称重台擦靠造成的称量误差，由机械连接中的摩擦和应力造成的鉴别力误差，由电子秤传感器侧向力和传感器条件不满足时引起的重复性误差，由电子秤分度数设置引起的误差等。此外，根据电子衡器是利用物体在重力作用下弹性体产生变形来测定重力的量值的原理，称重的结果反映了-定质量的物体所受重力的大小，因此各地重力加速度值不同，也会使同- 台秤在两地之间的示值不同引起误差。

2 误差的来源2.1 电子秤的工作原理：电子秤是利用物体在重力作用下弹性体产生变形来测定重力的量值。电子秤主要由称重台、称重传感器、接线盒、屏蔽信号电缆和称重显示仪表组成。其过程是：将被称量的物体置于称重台上，由于受到重力的作用，称重台将会受到力的作用而发生弹性形变，发生形变的传感器弹性体将产生激励电压，此电压值是与物体的重量成正比的，最后通过放大电路转换成数字信号，并由显示器显示出来。

2.2 误差的来源：通过对电子秤的原理分析发现，其不同的组成部分会产生出不同的误差，下面介绍四种不同部分的误差：(1)四角偏载误差：偏载测试要求电子秤在加载以后，被测重物在秤台上位置的变化不应引起称重测量结果的变化。因此，四角偏载误差来源于称重传感器的灵敏度。由于电子秤称重传感器的弹性体和电阻应变计等关键材料的差异，以及制造工艺方面还不完善，每个称重传感器的绝对灵敏度就有所不同，造成相同的激励电压而各称重传感器的信号输出不-样，产生四角偏载误差。

为了减小四角偏载误差，电子秤在每个传感器的支路连接有电位器，可以通过调整阻值，利用不同电阻的分压不同，平衡各支路的信号输出。

(2)称量误差：传感器称量的线性变化、零点漂移和称重台擦靠都是造成称量误差的直接原因。

①传感器称量线性变化。由于温差、冲击力、浮尘等的影响，传感器承受载荷与其相应输出电压之间并非成直线关系，使电子秤传感器的称量线性发生较大的变化。

有时部分称量点的误差较大，进行称量的线性校准，即分段校准电子秤的称量，称量的相对误差将大大减校②零点漂移。电子秤在使用过程中受到大小不同且多次往复冲击载荷的影响，传感器的受力情况非常复杂，最终导致传感器的触点发生改变，使检定时的原始状态产生了变化，造成零点漂移，产生误差。

③擦靠。由于擦靠影响力的传递，使得加载时的重量不能完全作用到称重传感器上，称重传感器的输出信号自然偏小，此类情况，往往小称量基本正常，加大负荷后，显示值明显减校张芳：电子秤的误差来源及 示值误差的确定(3)鉴别力误差：鉴别力反映电子秤对载荷微小变化的反应能力，鉴别力测试的目的是检验秤体结构的连接和摩擦，因机械连接中的摩擦应力是鉴别力误差的主要来源。此外，因为鉴别力针对的是微小变化，所以称重传感器和称重仪表的分辨力对鉴别力误差也影响较大。

(4)重复性误差：重复性误差是在相同负荷相同环境条件下，连续数次进程试验所得的称重传感器输出读数之问的差值。它是由-些 比较固定的因素影响而产生的，除了称重测量时的温度、湿度、风力、重力场等环境条件变化所引起的重复性误差外，主要有电子秤传感器侧向力和传感器条件不满足时引起的重复性误差。

①电子秤传感器侧向力引起的重复性误差由于受现撤境的限制，容易造成负载接受器上下移位，致使称重台对称重传感器作用力不垂直。传感器所受侧向力是由秤体传力机构的设计和制造误差引起，具体体现在各传感器上下安装基面本身及其之间的水平度、秤体的整体刚度及相关的局部刚度等方面产生的重复性误差。

②传感器条件不满足时引起的重复性误差电子秤称重时，对秤体的机械传力机构的传力特性、传感器参数的- 致性、传感器的激励电压等，都要满足-定的条件，秤体的传力机构应保证传感器所受载荷与被测重量成正比，才能保证称重测量结果的准确性。

③角差引起的重复性误差电子秤称重时传感器的信号是通过接线盒传输给称重显示仪表，如果传感器的某些参数不-致或接线盒中电位器调整不平衡都会引起电子秤的角差，此时重物在称重台的不同位置就会产生重复性误差。

(5)重力加速度引起的误差：电子秤测量的不准确除了与上述的误差有关外，重力加速度也会对测量的准确性产生影响，根据力学原理可把称重分为利用力的动力效应称重和利用力的静力效应称重。而电子秤称重利用的是静力场效应 ，静力效应称重力就是利用物体在重力作用下弹性体产生变形或内应力的大小来测定重力的量值。由于电子秤是用重力来标定的，显示结果为重量，所以如果各地重力加速度值不同，会使同-台秤在两地之间的示值不同。最后衡量结果与重力加速度有关。重力加速度变化对称量结果影响的处理方法：①利用电子衡器本身设计软件进行重力补偿，如某衡器厂生产的ACS系列电子计价秤可以直接输入使用地的重力加速度，由单片机自动处理后进行异地校准。②利用电子衡器本身设置-组二进数开关，通过改变开关的状态来改变放大倍数，对重力加速度变化带来的误差进行修正，也可用电位器进行调整。③生产厂家可以根据本地与电子秤使用地之间重力加速度的差值进行折算。④用自动标定方法进行消除。电子秤到使用地后，在电子秤上放置-定质量的标准砝码，通过键盘输入操作系统，经过微处理而获得砝码的标称值。现在的电子秤基本都使用自动标定方法，校准既简单又明了。当然还会有其他因素例如环境(空气的湿度，磁场等)因素影响电子秤的测量的准确性。

上面谈了电子误差的来源，那么示值误差如何确定呢其实示值误差很好确定，就是：E P- m式中： -示值误差；P-示值；- 标准砝码的标称值。

但是，电子秤是数字显示方式，即示值的变化不是连续的，而是以阶跃的方式进行的。这样，当秤的实际示值处于相邻两个数字之间时，即在d12 -d/2范围内(d为实际分度值)，实际示值是按-定的数字化整方式，以某-相邻数字显示出来。所以，数字显示值除含有实际的模拟示值外，还包含数字化整误差。

为了剔除这个数字化整误差，找到实际模拟示值与真值之差，在检定电子秤时往往采用下述方法：为了知道数字化整的误差，可以用标称值为 1/10e(e为检定分度值，ed)的小砝码 z来寻找数字化整前的模拟示值，具休方法为：秤上的砝码 m，示值是 ，，先加放0.1e的小砝码，直至秤的示值明显地增加-个 e，变成(，e)，所有附加的小砝码为△m，化整前的示值为 P，则可知数字化整误差转换点为(O.5e-△m)，化整前的示值P，0.5e-△m。

化整前的误差为：EP-m，0.5e-△m-m为了消除零点的误差还需要减去零点误差，因此，化整前的修正误差为：＆ E-E MPE式中： -零点或接近零点(如 10e)误差；M叼-最大允许误差。

此式是检定电子秤示值误差的常用公式，对从事检定工作的人员来说必须明确此含意和熟练运用。

作者简介：张芳，女，中级工程师。工作单位 ：太原市质量技术监督检验测试所。通讯地址：030012山西省太原市并州北路 130号。