文章在分析了數字指示地磅的基本原理和單元電路A/D轉換器的輸人、輸出特性的基礎上，試圖對數字指 示地磅稱量誤差檢定項目的原理進行分析，并說明了理解這個檢定項目是理解整個規程的關鍵。

1.問題的提出

國家計量檢定規程規定，在計算數字指示地磅的 稱量誤差時，應計算其數字示值化整前的誤差，而不 是計算顯示值的示值誤差。要計算數值示值化整前的 誤差，必須先計算出數值示值化整前的示值，即相應 的模擬示值。規程雖然規定了檢定方法和計算公式， 但沒有解釋原理，相關資料也無說明，使檢定人員在 理解規程上產生困難。在數字指示衡器的多個檢定項 目中，都要求進行數值示值化整前的示值（即模擬示 值）的計算。因此，有必要對數字指示地磅的相關的 概念及計算公式進行分析，以加深我們對規程的理解 程度，從而更好地執行規程。

2.數字指示地磅的基本原理

數字指示地磅是電子衡器的一種，它由稱重傳感 器、信號調理電路、A/D轉換電路和單片機系統組 成。稱重傳感器（一般為電阻應變式）將非電量的物 體重量變換成電信號，經過信號調理電路的整形、濾 波、放大后，由A/D轉換器變換為數字信號，經單 片機處理并顯示出來。圖1為原理簡圖。

從數字指示衡器的原理可知，理想狀態下，加載 于稱重傳感器上的物體重量值應與傳感器輸出和輸人 A/D轉換器的模擬電壓值成線性關系，假設，用一 臺高精度的模擬電壓表代替A/D轉換器，電壓表應 能顯示與重量值相對應的電壓值，經過換算，應能得 到該重量的模擬示值。換用A/D轉換器后，連續的 電壓信號將變換成離散的數字信號，由于A/D轉換 器的位數有限，它只能用某一數字量代表一個輸人電 壓的范圍值，因此，A/D轉換將帶來轉換誤差，由 A/D轉換后經單片機處理并顯示的數字示值與A/D 轉換前相當的模擬示值間，將產生誤差，該誤差即為 數字示值的化整誤差。

3.A/D轉換器的特性和模擬示值計算方法分析

A/D轉換器是將模擬信號經采樣、保持、量化 并碼成數字信號的電路。在量化過程中將產生量化誤 差，量化誤差是A/D轉換器不能消除的系統誤差。 圖2為理想A/D轉換器的輸人輸出特性圖。

輸出特性

設輸人A/D轉換器的最大電壓值為K,量化后 的數字量為/V個，則A/D轉換器能分辨的最低有效 位電壓值為V/N,即A/D轉換器所能分辨的最小電 壓值，相當于圖2中階梯的一個梯級電壓，稱為 1LSB。0.5LSB即為A/D轉換器的量化誤差，相當 于圖2中半個階梯的梯級電壓值。此時，數字輸出 ~對應于（V丨±0.5LSB)的電壓范圍。理想狀態 下，由于重量值與輸人A/D轉換器的電壓為線性關 系，則^也同時對應了（/丨±0.5e)的重量范圍， 其中，/,是由單片機將數字量~進行標度變換和顯 示處理后的數字示值，e為衡器能分辨的最小重量 值，即顯示分度值，對應了 A/D轉換的分辨率 1LSB。可以看到，加載于衡器上的（/1±0.5e)范 圍內的重量都將顯示為/,,若將/,增加0.5e的重 量，則衡器必然在/,的基礎上多顯示一個分度值e。 設相應的模擬示值為匕，必然在（/丨±0.5e)的重量范圍以內，為了求出P,，可以給&附加重量 Am,使衡器正好在原來顯示的基礎上多顯示一 個分度e，其效果應等同于在的基礎上增加一個 0.5e的重量，此時，（& + Am)應等于U, + 0.5e),其中，Am是使/,正好增加顯示分度值所附 加的最小重量值。模擬示值應等于（/1+0.5e- Am)0

4.稱量誤差的計算

以上分析并導出了數字指示地磅理想狀態下的模 擬示值A的求法，實際上，數字指示衡器的電路不 可能做到完全線性化，總會存在各種非線性的系統誤 差，有的誤差能用軟件修正，有的不能。在數字指示 地磅稱量性能測試這一檢定項目時，規程規定了用標 準怯碼來檢定衡器系統的稱量誤差，方法是在秤盤上 加放標準怯碼m,顯示為/，再逐一加放0.1 e的標 準小砝碼，使顯示在/的基礎上閃變為（/+e)這 個示值，記下所有附加砝碼的和Am，用（/ + 0.5e -Am-m-E0)計算該稱量的稱量誤差，其中，E0 為零點的稱量誤差，也應用上面的閃變點方法來確 定。下面以一個計算示例說明：

例：有一臺電子天平，最大稱量為20kg，e = d = 0.1g, E0 = Q,在稱盤上加2_g (即m值）的 標準眩碼，指示值/ = 2_. lg，逐一加放O.Olg的 標準小砝碼，當加到0.05g (即Am)時，指示值閃 變為2_.28。則該點的稱量誤差為（20000.1 +

5 x 0.1 -0.05 - 20000 - 0) g,即 0.1go 5結束語

我國現行制定的衡器檢定規程參照了國際法制計 量組織76號國際建議（OIMLR76)《非自動衡童儀 器》，R76國際建議中的數字指示衡器包括數字指示 秤和數字指示天平（電子天平)。由于數字指示秤的 檢定分度值e與實際分度值相等，若無指示較小分度 值（不大于0.2e)的秤，應采用本文所述的閃變點 方法來確定化整前的示值，對于數字指示天平，當實 際分度值大于1/5檢定分度值e時，才對天平的示值 的化整誤差進行修正。所以，并非所有的數字指示衡 器都要按本文所述的方法進行稱量誤差計算，而直接 用數字指示值減去標準砝碼值來計算稱量誤差，在實 際檢定工作中應注意區分。