无线非自动秤校准规范.docx
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无线非自动秤校准规范.docx
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无线非自动秤校准规范
无线非自动秤校准规范
1范围
本规范适用于将称重传感器的测量信号通过无线[电]链路向称重显示器直接传输的,准确度等级为、级非自动秤(以下简称无线秤)的计量校准。
说明:
本规范不适用以下几种向称重显示器无线传输称重传感器测量信号的非自动秤:
1)非单纯中继性质间接传输信号的无线秤;
2)以WIFI、无线移动通信网络等方式直接或间接传输的无线秤。
2引用文件
JJG539-2016《数字指示秤》
JJF1181-2007《衡器计量名词术语及定义》
GB/T16611-2017《无线数据传输收发信机通用规范》
GB/T14733.1-1993《电信术语—电信、信道和网》
GB/T29261.4-2012《信息技术-自动识别和数据采集技术词汇-第4部分:
无线电通信》
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。
3术语和计量单位
3.1术语
JJF1181—2007《衡器计量名词术语及定义》、GB/T14733.1《电信术语—电信、信道和网》、GB/T29261.4-2012《信息技术-自动识别和数据采集技术词汇-第4部分:
无线电通信》界定的和以下名词术语均适用于本规范。
3.1.1无线非自动秤wirelessnonautomaticweighinginstruments
称重传感器与称重显示器之间信号传输直接采用无线[电]链路方式的非自动秤。
3.1.2信道channel
信号在两点之间传输时所经过的路径。
3.1.3传输链路(transmission)link
两点间具有规定特性的电信传输手段。
3.1.4无线电链路radiolink
靠无线电波实现的传输链路。
3.1.5信号发射模块signal transmittingmodule
由称重传感器(包含承载器等)、A/D转换电路(若适用)与无线(电)发射机构成的具有传感器信号发送功能的无线秤元件。
3.1.6信号接收/处理模块signalreceiving/processingmodule
由称重显示器与无线(电)接收机构成的无线秤元件。
3.1.7(无线)信号强度指示装置(radio)signalintensityindicator
无线秤上用于指示无线电收发信号强度的指示装置。
3.1.8配对pairing
无线秤的信号发射模块与信号接收/处理模块之间建立一对一固定、捆绑式通信链路关系的过程。
配对一般会在无线秤的其它任何操作前完成,且配对结果会被掉电保存。
3.2计量单位
无线秤使用的计量单位应为法定计量单位,包括:
千克(kg)、克(g)和吨(t)。
4概述
无线秤以无线通信方式代替有线通信方式,通过无线[电]链路,实现称重传感器与称重显示器的链接和信号传输。
无线秤主要用于称重传感器与称重显示器之间不易于架设连接电缆,或称重传感器与称重显示器在使用中需要在一定区域内相对移动的场合。
无线秤主要包括两个核心模块:
称重传感器(含承载器)、A/D转换电路(可选)与无线电发射机构成的传感器信号发射模块(以下简称“发射端”);称重显示器与无线电接收机(内置或外置)构成的(传感器)信号接收/处理模块(以下简称“显示器端”),具体如图1所示。
图1无线秤核心模块构成
最常见的无线秤为:
无线电子吊秤。
此外,如有上述模块组成的无线电子台(案)秤、无线固定式电子秤也适用于本规范。
5计量特性
5.1分度值
无线秤的分度值d与打印装置(如果有)均应具有相同的分度值,并以1×10k、2×10k、5×10k的形式表示质量单位,其中k为正、负整数或零。
5.2最小秤量
无线秤的最小秤量和准确度等级关系如表1所示。
表1秤的最小秤量和准确度等级关系
准确度等级
最小秤量
中准确等级
20d
普通准确度等级
10d
5.3示值响应
从加载完成瞬间到显示器端示值刚开始发生变化时的时间。
5.4示值误差
在加载或卸载时,无线秤的测量值与标准载荷的差值。
5.5鉴别力
在处于平衡状态的无线秤上,轻缓地放上或取下一个等于1.4d的附加载荷,观察此时的无线秤示值是否有明显地改变。
5.6重复性
同一载荷多次称量结果之间的差值。
5.7偏载(如适用)
同一载荷在不同位置的示值误差。
5.8旋转(如适用)
无线秤垂直起吊后在360°范围内每旋转90°,同一载荷在不同位置的示值误差。
6校准条件
校准时,被校无线秤的发射端与接收端之间的直线通信距离、信号频率、频道、信道和称量操作应与实际使用相同。
6.1环境条件
6.1.1现场环境条件
(1)温度:
(-10~+40)℃。
(2)相对湿度:
≤85%。
6.1.2周围无影响仪器正常工作的电磁或机械干扰。
6.1.3校准应当在无线秤制造单位规定或用户要求的使用环境条件下进行,遇
到无线通信信号被严重阻挡、外界有强干扰影响信号,自然环境如雨、雪或者其他可能影校准结果的情况应暂停校准。
6.2校准所用标准器及其它设备
6.2.1标准砝码
用于无线秤校准的标准砝码,数量应满足校准要求,且误差不大于被校无线秤相应载荷允许误差的三分之一。
6.2.2替代物
无线秤校准时,可以使用其它定载荷替代,替代物选取需满足无线秤的校准要求。
6.3电源检查
若发射端或显示器端由电池供电,校准前需保持电量充足,保证整个校准作业的完成。
6.4信号强度和传输距离
无线秤在校准时,无线信号的信号强度及传输距离应尽量接近或等同于无线秤的实际使用强度和传输距离。
7校准项目和校准方法
7.1检查
7.1.1工作频率
无线秤发射端和显示器端的无线收发工作频率应满足中华人民共和国工业和信息化部发布的《中华人民共和国无线电频率划分规定》的要求。
7.1.2发射功率
无线秤发射端的无线发射功率应满足GB/T16611-2017《无线数据传输收发信机通用规范》中的要求。
7.1.3配对
7.1.3.1无线秤应通过发射端与显示器端配对,保证发射端与显示器端之间无线
传输的正确性、稳定性和可靠性。
7.1.3.2配对后的无线秤,发射端与显示器端之间的无线链路应存在唯一性,即
发射端无线传输的传感器信号,只能传输给配对的显示器端。
配对校准依据如下A~E的步骤进行:
A.依据无线秤操作手册,进行发射端与显示器端的配对操作。
B.配对操作完毕后,让无线秤返回到称重状态;
C.在发射端承载器上进行≥10d载荷加载,加载完毕后,观察配对的显示器端是否示值明显变化;然后再卸载所加载荷,观察配对的显示器端是否示值明显变化。
D.重复步骤C至少3次。
E.将无线秤整体断电,等待15s后,再次通电,等秤进入称重状态后,重复C、D步骤。
注:
如果无线秤出厂时已完成了配对,步骤A可忽略。
7.1.4无线电互扰
多台无线秤在同一场地校准时,彼此的发射端或显示器端应采用独立且不相邻的频率或频道,或留出保证不易产生无线电互扰的设备间距。
注:
1)当某台无线秤开机工作时,本秤及临近无线秤信号传输的可靠性、稳定性或准确性发生可感知到的影响时,视为两无线秤发生无线电互扰。
2)大于无线秤发射端与显示器端之间的最远无线电直线通信距离就是不易产生互扰的设备间距。
7.1.5零点跟踪装置
校准期间,应检查零点跟踪装置是否运行。
当需要时,可通过以下方式禁止零点跟踪装置运行:
1)关闭零点跟踪装置;
2)加载能让秤示值处于零点跟踪范围之外质量的少量砝码。
7.1.6指示装置和打印装置
校准前,应检查无线秤的称重结果指示和打印(如果有),保证同一称重结果的所有指示装置和打印装置(如果有)必须分度值、示值相同。
7.1.6.1按键、功能按钮检查
依据无线秤操作手册,对所有按键(包括组合键)进行操作,所有按键或功能按钮都应有效,且按照操作手册规定的方式响应。
7.2校准方法
7.2.1核查无线秤的分度值和最小秤量,应符合5.1和5.2的要求。
7.2.2示值响应
在承载器上进行3次不小于10d的加载,在加载完成瞬间开始计时,当显示器端示值刚开始发生变化时停止计时,计算三次响应时间平均值。
7.2.3鉴别力校准
在处于平衡的无线秤承载器上,轻缓地放上或取下一个等于1.4d的附加载荷,观察此时的无线秤示值是否有明显地改变。
7.2.4称量示值误差
7.2.4.1进行示值误差校准时,零点跟踪装置允许运行。
7.2.4.2至少应在5个不同的称量点进行校准,示值误差依据7.2.4.3进行计算。
7.2.4.3示值误差计算
采用闪变点法确定其示值误差,操作方法和步骤如下:
1)在承载器上加载载荷L,待秤稳定平衡后记录其示值I;
2)连续在承载器上加载相当于0.1d的附加砝码,直到秤的示值明显产生一个d的增加,示值变为I+d;
3)依据公式
(1)进行误差计算:
(1)
式中:
为称量误差,单位为t、kg、g;
为秤的示值,单位为t、kg、g;
为附加砝码质量,单位为t、kg、g;
为载荷质量,单位为t、kg、g。
4)依据公式
(2)进行修正误差计算。
(2)
式中:
为零点或零点附近(如10e)的误差,单位为t、kg、g;
为修正误差,单位为t、kg、g。
7.2.5重复性
用50%最大秤量的载荷进行一组测试,在承载器上进行3次称量,读数在每次加载后和卸载后示值达到静态稳定时进行,在每次称量时,零点应重新置零,两次称量之间的加载前和卸载后不必确定其零点误差
。
若秤具有零点跟踪装置,在本校准中应处于运行状态。
7.2.5.1数据处理
按照公式
(1)计算每次称量的示值误差;
按照公式(3)计算重复性:
(3)
式中:
为重复性,单位kg、g、t;
为示值误差的最大值,单位kg、g、t;
为示值误差的最小值,单位kg、g、t;
7.2.6偏载(如适用)
偏载载荷和区域的选择应符合JJG539-2016中7.5.11.2的要求。
7.2.6.1数据处理
按照公式
(1)和
(2)计算每个位置称量的示值误差E和修正误差
。
7.2.7旋转(如适用)
7.2.7.1将相当于最大称量80%的试验载荷施加在承载器上,顺时针旋转
360°,每旋转90°记录一次示值,然后逆时针方向重复上述操作。
a)根据7.2.4所述的方法确定每个旋转角度示值的误差,一般情况,在校准开始前需确定零点误差。
b)如果出现秤示值误差超过最大允许误差的情况,有必要对每次加载前的零点误差进行确定。
7.2.7.2数据处理
按照公式
(1)和
(2)计算每个旋转位置称量的示值误差E和修正误差
。
8校准结果表达
经校准的无线秤,应出具校准证书。
校准证书应至少包括如下信息:
a)标题:
“校准证书”;
b)实验室名称和地址;
c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);
d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;
e)送校单位的名称和地址;
f)被校对象的描述和明确标识;
g)进行校准的日期,若与校准结果的有效性及应用有关时,应说明被校对象的接收日期;
h)对校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;
i)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;
j)校准环境的描述;
k)校准结果及其测量不确定度的说明;
l)对校准规范的偏离的说明;
m)校准证书签发人的签名、职务或等效标识,以及签发日期;
n)校准结果仅是对被校对象有效的声明;
o)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。
9复校时间间隔
应依据秤的实际使用情况以及用户要求确定复校时间间隔,一般不要超过1年。
附录A
校准记录格式(推荐性)
校准证书编号:
委托方单位名称
器具名称
型号/规格
出厂编号
准确度等级
校准依据
JJFXXXX-202X《无线非自动秤校准规范》
分度值
最小秤量
校准温度
℃
相对湿度
%
校准地点
校准人员
核验人员
校准结论
校准用计量器具信息
计量标准装置
名称
不确定度/准确度等级/最大允许误差
证书编号
有效期至
检查
工作频率
符合□
不符合□
功率
符合□
不符合□
配对
符合□
不符合□
无线电互扰
符合□
不符合□
指示装置和打印装置
符合□
不符合□
按键、功能按钮检查
符合□
不符合□
校准项目
示值响应
鉴别力是否满足要求
零点误差单位:
载荷
示值
附加载荷
零点误差E0
称量计量单位:
载荷
L
示值
↓I↑
附加载荷
↓△L↑
误差
↓E↑
修正误差
↓EC↑
重复性计量单位:
次数
载荷
L
示值
I
附加载荷
△L
误差
E
重复性
R
1
2
3
偏载(如适用)计量单位:
位置
载荷
L
示值
I
附加载荷
△L
误差
E
修正误差
EC
1
2
3
4
旋转(如适用)计量单位:
位置
载荷
L
示值
I
附加载荷
△L
误差
E
修正误差
EC
顺时针旋转
0°
90°
180°
270°
360°
逆时针旋转
0°
90°
180°
270°
360°
备注
校准日期
年月日
附录B
无线非自动秤示值误差测量结果不确定度评定方法及示例
B.1测量方法
B.1.1测量对象:
无线非自动秤;
B.1.2测量标准:
标准砝码;
B.1.3测量依据:
JJFxxxx-202x《无线非自动秤校准规范》;
B.1.4环境条件:
(-10~+40)℃,相对湿度≤85%;
B.1.5测量过程:
在规定的环境条件下,用标准砝码对无线非自动秤逐级施加
载荷至最大值或接近于最大值,再以相反的次序逐级卸下载荷至最小值,分别测定各校准点称量的示值误差。
B.2数学模型
B.2.1建模
根据《无线非自动秤校准规范》中的要求和称量方法,建立数学模型:
(B.1)
式中:
——称量误差,单位为t、kg、g;
——秤的示值,单位为t、kg、g;
——附加砝码质量,即到下一个闪变点的附加载荷,单位为t、kg、g;
——载荷质量,单位为t、kg、g;
——秤的实际分度值;
当无线秤具备辅助指示装置时,上述公式可直接简化为
。
如果无线秤不具备辅助指示装置,采用
(1)式计算误差,考虑不确定度评定时,0.5d为常量,不产生不确定度分量,△L为附加小砝码,相对I和L至少小一个数量级,也可忽略,因此对于无线非自动秤的测量误差,进行不确定评定的测量模型为:
(B.2)
B.2.2灵敏系数
的灵敏系数:
(B.3)
的灵敏系数:
(B.4)
B.3测量不确定度的来源
B.3.1影响测量不确定度的来源有:
a.重复性试验条件中秤的重复性;
b.标准砝码质量的不准确;
c.无线非自动秤数字示值的分辨力;
d.人员误差带来的影响;
e.无线传输对测量结果带来的影响;
f.环境(如振动、磁场干扰、安装等)对测量结果带来的影响;
其中,对于d和f,由于在实验环境下,校准时间较短,环境相对稳定,可不必考虑其对不确定度带来的影响,对于e,由于校准过程中都保证了了无线传输配对可靠、读数时保证示值稳定,因此也不需要考虑。
只需要分析重复性、砝码质量的不准确和示值分辨力的影响。
B.4测量不确定度的评定
B.4.1称量重复性引入的标准不确定分量
重复性引入的标准不确定分量采用A类不确定度的评定方法,由贝塞尔公式确定:
(B.5)
B.4.2由砝码质量的不准引入的标准不确定度分量
对于标准砝码质量的实际值和真值存在误差,采用B类不确定度评定方法进行评定。
对于砝码采用均匀分布处理,取k=
,因此每个砝码引入的不确定分量:
(B.6)
每个砝码组合的质量值强相关,相关系数为1,因此由砝码质量的不准引入的测量不确定度分量
由以下公式确定:
(B.7)
B.4.3无线非自动秤数字示值的分辨力引入的标准不确定度分量
无线非自动秤数字示值的分辨力引入的测量不确定度分量可做均匀处理,取k=
,因此
由以下公式确定:
(B.8)
B.4.4合成不确定度
考虑到重复性测量引起的不确定度分量和分辨力引起的不确定度分量的相关性,两者取较大的数值计算合成不确定度。
假定重复性测量引起的不确定度分量大于分辨力引起的不确定度分量,则合成不确定度按下式计算:
(B.9)
假定分辨力引起的不确定度分量大于重复性测量引起的不确定度分量,则合成不确定度按下式计算:
(B.10)
表B.1标准不确定度来源汇总表
不确定度分量
不确定度来源
评定
方法
标准不确定度
灵敏
系数
重复性测量
A
1
标准砝码的不准确
B
1
示值的分辨率
B
1
B.4.5扩展不确定度的评定
扩展不确定度取k=2,由以下公式确定:
(B.11)
B.5测量不确定评定实例
以最大量程30000kg,分度值d为10kg,分度数n为3000的准确度等级OIML
III
级的无线非自动秤为校准对象,进行测量不确定度评定。
B.5.1称量重复性引入的标准不确定分量
十次测量数据为29990kg、30000kg、30000kg、29990kg、30000kg、29990kg、29990kg、30000kg、29990kg、29990kg。
根据公式(B.5)无线秤称量重复性引入的标准不确定分量
计算如下:
(B.12)
B.5.2由砝码质量的不准引入的标准不确定度分量
以30000kg载荷点为例,校准使用30t的M1级砝码,其允许误差为50g*30=1.5kg,由公式(B.6)公式(B.7):
(B.13)
B.5.3无线非自动秤数字示值的分辨力引入的标准不确定度分量
无线非自动秤数字示值的分辨力引入的测量不确定度分量可做均匀处理,取k=
,无线秤的分度值d=10kg,因此
由以下公式确定:
(B.14)
B.5.4合成不确定度
考虑到重复性测量引起的不确定度分量大于分辨力引起的不确定度分量,由公式(B.12)、(B.13)和公式(B.9),合成不确定度为:
(B.15)
B.5.5扩展不确定度的评定
无线非自动秤示值误差扩展不确定度的评定以30000kg载荷点为例,取k=2,由以下公式确定:
(B.16)
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