大型衡器檢定中標準砝碼替代法

我們這里的大型衡器是指大秤量在幾十噸以上的衡器。在歷*，大型衡器的檢定都是使用大量的20kg砝碼，用人工搬運的方法一步步地檢至大秤量。由于這種方法工作量大，有一定的局限性，僅能實現大秤量為20t-30t衡器的檢定。后來大型衡器檢定使用了500kg -1000kg圓柱或矩形的大砝碼，再配備之相應的運輸、起吊設備。通常是將起吊設備安裝在載重卡車上，構成一臺檢衡車。載重卡車承擔砝碼的運輸，起吊設備負責裝卸砝碼并把砝碼放到特定的位置。起吊設備能否實現把砝碼放到特定位置，這取決于起吊設備的臂長和靈活程度。有些起吊設備完成不了將砝碼放置到衡器特定位置的任務，就得配備與之相符的輔助方法。圓柱砝碼可以用人工滾動的方式實現將其放到特定位置，而矩形砝碼就得使用電瓶叉車將其放到特定位置。我國各地技術機構配備的檢衡車，一般卡車的載重量不過30t，卡車自重可達20t。用這種檢衡車也只能實現大秤量在50t左右衡器的檢定。實際上道路和交通運輸的規定也不允許卡車的載重量再大，所以許多國家規定汽車衡的大秤量在60t就足夠了。但是我國現在大型衡器的秤量已發展至一二百噸，要實現對這些衡器大秤量的檢定是十分困難的，檢定機構又應當對衡器大秤量進行檢定，這是檢定機構的責任，這對用于貿易結算的衡器尤其重要。其方法之一是配備足量的標準砝碼，由檢衡車多跑幾趟拉足砝碼實現對大秤量的檢定，這種方法僅適用路途近的場合。由于費用較大、極為不經濟，應用比較少。另一種方法是配備一定量的標準砝碼，再檢定現場尋找合適的“替代物”，采用標準砝碼替代法實現衡器大秤量的檢定。

標準砝碼替代法是對大型衡器檢定時，由于準備的標準砝碼數量又達不到衡器大秤量所需的量，就可用恒定載荷代替標準砝碼進行檢定。方法是：先將檢定現場所有的標準砝碼放到被檢衡器上，檢定至需要進行替代的秤量，記錄下該秤量誤差和找化整前誤差（閃變點）所用小砝碼的量，然后將標準砝碼卸下（注意不要空秤），將替代物加到衡器承載器上，并通過加減小的替代物恢復到該秤量的實際誤差，此時“閃變點”處所用小砝碼要與替代前的一致。此時就可以再向衡器加上前面被替代下來的標準砝碼，進行更大秤量的檢定，直至所有的標準砝碼又都加到衡器上，再進行砝碼替代，這樣重復替代幾次直檢至衡器的大秤量。在砝碼替代過程中必然會產生一定的方法誤差，而這些誤差主要是由被檢衡器重復性造成的，故標準砝碼的替代法應當對被檢衡器的重復性提出相應要求。

在建議R76《非自動衡器》、R134《動態公路車輛自動衡器》和我國國家計量檢定規程JJG555-1996《非自動秤通用檢定規程》、JJG907-2006《動態公路車輛自動衡器》都有關于標準砝碼替代法的規定，對被檢衡器的重復性也提出了相應要求。具體規定是：

“當被檢衡器的大秤量大于1t時，可使用其它恒定載荷替代標準砝碼，前提是至少具備1t標準砝碼，或是大秤量50%的標準砝碼，兩者中應取其大者。在以下條件下，標準砝碼的數量可以減少，而不是大秤量的50%。

若重復性不大于0.3e，可減少至大秤量的35%。

若重復性不大于0.2e，可減少至大秤量的20%。

重復性是將約為大秤量50%的載荷在承載器上施加三次來確定的。”

從以上規定可見，當檢定小于1t的衡器必須配備與被檢衡器大秤量等量的標準砝碼。當檢定大于1t的衡器時，才可使用標準砝碼的替代法，但是必須具備1t的標準砝碼。只“具備1t的標準砝碼”這一規定要求太低了，但這是上的規定。在我國有些省市為保證衡器的檢定質量和衡器產品的出廠質量，要求開展大型衡器檢定的技術機構，必須配備所檢衡器大秤量50%的標準砝碼。生產100t以下衡器的企業必須配備與大秤量等量的標準砝碼，生產100t以上衡器的企業應配足100t的基礎上再加上100t以上秤量50%的標準砝碼。

按照建議和我國檢定規程的規定，當具有標準砝碼的數量是被檢衡器大秤量的50%時，只需要進行一次砝碼替代就可以檢至衡器的大秤量。當被檢衡器重復性不大于0.3e時，允許具有35%大秤量的標準砝碼就可以進行檢定，新的R76建議將該“35%大秤量”改為“大秤量的1/3”，這一改變沒有質的變化，此時需要進行二次砝碼的替代才能檢至衡器的大秤量。當被檢衡器的重復性不大于0.2e時，允許只具有20%大秤量的標準砝碼就可以進行檢定，就需要進行四次砝碼的替代才能檢至衡器的大秤量。衡器的重復性應當是在50%大秤量進行的，有人說，既然能在50%大秤量處進行重復性，就不需要在35%大秤量和20%大秤量處進行砝碼替代了。要注意此處的重復性是使用恒定載荷進行的，不是標準砝碼。

砝碼替代時，使用的替代物（恒定載荷）可以是在檢定前事先運到現場，也可以在現場臨時找一些質量穩定的載荷。運到檢定現場的替代物可以是檢衡車和其它車身比較短的車輛。在檢定現場臨時找的替代物可以是一些質量穩定的載荷，例如鋼板、型材等。國外有些技術機構把裝滿水的水罐作為替代物，這種替代物要求在檢定現場具有高速注水設施。

下面分析一下標準砝碼替代法是否能夠滿足測量不確定度不大于被檢衡器大允許誤差MPE 1/3的要求。為了方便以一臺常見的SCS-60型大型汽車衡為例進行分析，SCS-60型汽車衡的大秤量Max＝60t,分度值e＝d＝20kg,分度數n＝3000。

若衡器的重復性為0.3e，要求具有21t標準砝碼，是衡器大秤量的35%，需要二次砝碼的替代才能完成對衡器大秤量的檢定。那么*次砝碼的替代應該在21t秤量處進行，衡器此秤量的大允許誤差MPE為1.0e，那么替代誤差δ就等于衡器的重復性（0.3e）。這樣替代誤差δ（0.3e）小于衡器大允許誤差MPE（1.0e）的1/3。砝碼的第二次替代應該在42t秤量處進行，此秤量的大允許誤差MPE為1.5e，由于是第兩次砝碼的替代，替代誤差δ等于兩次衡器的重復性均方和，δ=eee42.0）3.0（）3.0（22=+。這樣替代誤差δ（0.42e）小于衡器大允許誤差MPE（1.5e）的1/3。

若衡器的重復性為0.2e，要求具有標準砝碼12t、是衡器大秤量的20%，需要四次砝碼的替代才能完成對衡器大秤量的檢定。那么*次砝碼替代應該在12t秤量處進行，此秤量的大允許誤差MPE為1.0e，替代誤差δ就等于衡器的重復性，具體為0.2e。這樣替代誤差δ（0.2e）小于衡器大允許誤差MPE（1.0e）1/3。第二次替代是在24t秤量處，此時大允許誤差MPE仍為1.0e，其替代誤差δ等于eee28.0）2.0（）2.0（22=+，也小于衡器大允許誤差MPE（1.0e）的1/3。第三次替代是在36t秤量處，此時大允許誤差MPE仍為1.0e，其替代誤差δ等于eeee34.0）2.0（）2.0（）2.0（222=++，也基本上滿足小于等于衡器大允許誤差MPE（1.0e）1/3的要求。第四次替代是在48t秤量處，此時大允許誤差MPE為1.5e，其替代誤差δ等于eeeee4.0）2.0（）2.0（）2.0（）2.0（2222=+++，也能滿足小于等于衡器大允許誤差MPE（1.5e）1/3的要求。

但是建議和我國檢定規程中，沒有在具有50%大秤量的進行標準砝碼替代對被檢衡器的重復性提出要求，嚴格意義上講此時就有可能滿足不了“不大于被檢衡器大允許誤差MPE 1/3的要求”。所以在具有50%大秤量的標準砝碼進行替代時，應當也提出對被檢衡器重復性的要求，至少應要求衡器的重復性不過0.5e。在實際檢定中的標準砝碼替代，由于受環境、人員、方法等因素的影響可能產生更大的測量不確定度。因此在具有足量砝碼的情況下，盡可能減少標準砝碼替代的次數。