關(guān)于JJG649-2016《地磅數(shù)字稱重顯示器（稱重指示器）檢定規(guī)程》解析

一、修訂背景

在地磅領(lǐng)域中，稱重?cái)?shù)據(jù)的顯示是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，無(wú)論是單體衡器， 還是嵌入網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)體系中的稱重系統(tǒng)， 能準(zhǔn)確顯示稱重信息是評(píng)價(jià)稱量準(zhǔn)確的重要因素。 通常將衡器類產(chǎn)品中的電子部件稱為電子稱重儀表， 作為非自動(dòng)衡器主要部件的電子稱重儀表包括稱重指示器、模擬數(shù)據(jù)處理裝置、用作指示器的個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理裝置、終端、數(shù)字顯示器，本文所涉及的稱重指示器是用于非自動(dòng)衡器中的重要部件。

JJG649-1990《數(shù)字稱重顯示器檢定規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱“原規(guī)程”）實(shí)施已20多年，規(guī)程所依據(jù)的技術(shù)法規(guī)已改版多次，而且其中有關(guān)稱重指示器的技術(shù)要求、計(jì)量特性等內(nèi)容也發(fā)生了很大變化。 為適應(yīng)目前科技發(fā)展需要，特別是為適應(yīng)稱量技術(shù)領(lǐng)域的智能化、模塊化及網(wǎng)絡(luò)化等，現(xiàn)行國(guó)際建議R76［2006E］《非自動(dòng)衡器》和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T23111-2008《非自動(dòng)衡器》均增加了非自動(dòng)衡器不同模塊的試驗(yàn)、驗(yàn)證方法，在附錄C“非自動(dòng)衡器稱重指示器和模擬數(shù)據(jù)處理裝置模塊的試驗(yàn)和驗(yàn)證”中明確給出了稱重指示器模塊的試驗(yàn)和驗(yàn)證。 由此

可見(jiàn)， 原規(guī)程的內(nèi)容已與現(xiàn)行國(guó)際建議和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)脫節(jié)，已不適應(yīng)當(dāng)今稱重指示器檢測(cè)市場(chǎng)需求，也不適用于當(dāng)今稱重指示器產(chǎn)品，所以亟須修訂。

2011年國(guó)家質(zhì)檢總局下達(dá)了修訂原規(guī)程的工作計(jì)劃， 后經(jīng)多方共同努力， 于2016年6月27日發(fā)布了JJG649-2016《數(shù)字稱重顯示器 （稱重指示器 ）檢定規(guī)程》（以下簡(jiǎn)稱“新規(guī)程”），該規(guī)程于2016年12月27日開(kāi)始實(shí)施。

二、修訂內(nèi)容

新規(guī)程的修訂主要參照了國(guó)際建議 OIML R76《 非自動(dòng)衡器》， 歐洲法制計(jì)量合作組織 WELMEC2.1《稱重顯示器測(cè)試指南（非自動(dòng)衡器）》。 WELMEC 2.1是歐盟組織針對(duì)稱重顯示器測(cè)試的指南， 具有很強(qiáng)的使用性，且合理、可行，所以規(guī)程修訂以此作為編寫(xiě)理論基礎(chǔ)，再結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及我國(guó)稱重顯示器產(chǎn)品實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)論證，最后形成新規(guī)程。

1.關(guān)于準(zhǔn)確度等級(jí)原規(guī)程規(guī)定稱重指示器的準(zhǔn)確度分為4個(gè)等級(jí)，分別是1、2、3、4級(jí)；新規(guī)程規(guī)定稱重指示器的準(zhǔn)確度分為兩個(gè)等級(jí)，分別為Ⅲ和Ⅳ級(jí)。 可見(jiàn)，新規(guī)程對(duì)稱重指示器的準(zhǔn)確度等級(jí)的劃分和表示均有著根本的變化。

新規(guī)程主要參照了國(guó)際建議OIML R76，R76附錄C中規(guī)定非自動(dòng)衡器的準(zhǔn)確度等級(jí)適用于稱重指示器，也就是稱重指示器的準(zhǔn)確度等級(jí)采用國(guó)際建議OIMLR76中關(guān)于非自動(dòng)衡器的準(zhǔn)確度等級(jí)的表示和劃分，也就是有Ⅲ和Ⅳ兩個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)。 所以，在修訂時(shí)將原規(guī)程的4個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)改為中準(zhǔn)確度級(jí)和普通準(zhǔn)確度級(jí)兩個(gè)等級(jí)，并且符號(hào)也作了相應(yīng)改變，如表1所示。

2.關(guān)于誤差分配系數(shù)誤差分配系數(shù)是為限定稱重指示器誤差限的一

個(gè)系數(shù)，該系數(shù)乘以擬配衡器的最大允許誤差為指示器的誤差限。

原規(guī)程雖未明確給出誤差分配系數(shù)，但是從該規(guī)程給出的最大允許誤差表中可看出：稱重指示器的最大允許誤差是相應(yīng)配衡最大允許誤差的0.7倍。

稱重指示器的誤差限為衡器誤差限的0.7倍，這種規(guī)定是不符合國(guó)際建議單模塊誤差限的要求的。 在國(guó)際建議OIML R76中規(guī)定： 誤差分配系數(shù)是作為單獨(dú)模塊檢驗(yàn)時(shí)所配衡器的最大允許誤差與單獨(dú)模塊誤差限的商，這些系數(shù)為組成衡器整機(jī)時(shí)各部分的誤差分配系數(shù)，應(yīng)由不同模塊的制造廠商選定，通常：純數(shù)字裝置等于0，稱重模塊等于1；其他模塊（包括數(shù)字傳感器）考慮多于一個(gè)模塊對(duì)誤差產(chǎn)生共同影響時(shí)，誤差分配系數(shù)應(yīng)不大于0.8和不小于0.3。

為此，在新規(guī)程中對(duì)稱重指示器的誤差分配系數(shù)作了修改，可由生產(chǎn)廠家在0.3～0.8范圍內(nèi)的規(guī)定數(shù)值之間選取，如果未對(duì)誤差分配系數(shù)作出規(guī)定，則通常將誤差分配系數(shù)選取為0.5，數(shù)字式指示器的誤差分配系數(shù)為0。

3.關(guān)于計(jì)量單位

計(jì)量單位是新規(guī)程修訂的主要內(nèi)容之一，原規(guī)程規(guī)定稱重指示器以質(zhì)量單位為單位，并且規(guī)定最大稱量、檢定分度值等均由質(zhì)量單位表示；而新規(guī)程規(guī)定稱重指示器的計(jì)量單位采用無(wú)量綱單位。

JJF1002-2010《國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程編寫(xiě)規(guī)則 》之5.7規(guī)定： 計(jì)量單位指規(guī)程中描述的計(jì)量器具的主要計(jì)量特性的單位名稱和符號(hào)……由此可見(jiàn)，計(jì)量單位是描述計(jì)量器具計(jì)量特性的關(guān)鍵參數(shù)。 因此，稱重指示器的計(jì)量單位應(yīng)該是表征稱重指示器計(jì)量特性的物理量，是賦予稱重指示器的、用于評(píng)定指示器計(jì)量特性的量，是分度值、準(zhǔn)確度等級(jí)、最大允許誤差等技術(shù)指標(biāo)的單位。

稱重指示器是用于接收稱重傳感器輸出信號(hào)，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換（數(shù)字式稱重指示器沒(méi)有）和數(shù)據(jù)處理，最后顯示稱量數(shù)據(jù)的電子稱重儀表，其接收的是輸入端的電信號(hào)；檢定稱重指示器的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器也是通過(guò)數(shù)據(jù)線輸入稱重指示器電信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)載荷，而非砝碼載荷值或者稱量物品直接加載到稱重指示器上。 這說(shuō)明影響稱重指示器計(jì)量性能的是輸入的電信號(hào)大小，輸入的電信號(hào)大指示器上顯示的數(shù)值就大，反之輸入信號(hào)越小顯示的數(shù)值越小。

那什么單位是表征稱重指示器計(jì)量特性的？ 以下解析稱重指示器的計(jì)量單位為什么是無(wú)量綱量。

（1）質(zhì)量單位不能描述指示器的計(jì)量特性 ，所以不能作為計(jì)量單位使用本規(guī)范所涉及的稱重指示器僅用于非自動(dòng)衡器，因此該儀表顯示的單位應(yīng)該是質(zhì)量單位，如千克、噸、克等。 但是這些質(zhì)量單位卻是可以通過(guò)稱重指示器的參數(shù)設(shè)定功能進(jìn)行改變的，因此不具有唯一性。

另外， 由于稱重指示器是連接并接受稱重傳感器輸入信號(hào)的，而稱重傳感器給稱重指示器輸出的是電信號(hào)（可以是電壓信號(hào)或者電流信號(hào)），稱重指示器接收這一電信號(hào)后再進(jìn)行A/D模數(shù)和放大等信號(hào)數(shù)字化處理。

也就是說(shuō)稱重指示器并未直接接受質(zhì)量載荷，即未接受來(lái)自于質(zhì)量單位為計(jì)量單位物理量的干預(yù)。因此，以質(zhì)量單位作為稱重指示器的計(jì)量單位是不合適的。

那么指示器所顯示的質(zhì)量單位不是計(jì)量單位，那屬于什么單位？ 考慮這一點(diǎn)新規(guī)程修訂時(shí)在技術(shù)要求中增加了“指示的單位”技術(shù)要求，具體規(guī)定如下：

新規(guī)程之6.3.1規(guī)定：“指示器指示的單位應(yīng)為質(zhì)量單位，即為千克（kg）、毫克（mg）、克（g）和噸（t）”。 該單位僅作為示值指示要求，不用于評(píng)定計(jì)量特性。

（2）采用無(wú)量綱的數(shù)為稱重指示器的計(jì)量單位根據(jù) JJF1002-2010 之5.7 規(guī)定可見(jiàn)，計(jì)量單位是描述計(jì)量器具計(jì)量特性的關(guān)鍵參數(shù)。 描述稱重指示器的主要技術(shù)參數(shù)有兩個(gè)：一是最大分度數(shù)；二是每個(gè)分度對(duì)應(yīng)的最小輸入電信號(hào)。 也就是稱重指示器的計(jì)量特性與輸入電信號(hào)的大小以及對(duì)這一信號(hào)分辨能力有關(guān)， 而與質(zhì)量（ 重量） 無(wú)關(guān)， 因此稱重指示器采用質(zhì)量單位作為計(jì)量單位不符合JJF1002-2010的規(guī)定。

如果給不同準(zhǔn)確度等級(jí)的稱重指示器輸入同樣的電壓信號(hào)，準(zhǔn)確度高的分辨能力比準(zhǔn)確度低的分辨能力大，也就是高準(zhǔn)確度等級(jí)比低準(zhǔn)確度等級(jí)的稱重指示器檢定分度數(shù)大。 由此可見(jiàn)，稱重指示器的分度數(shù)是表征其計(jì)量特征的量，是沒(méi)有單位的，也就是說(shuō)稱重指示器的計(jì)量指標(biāo)采用了無(wú)量綱的量。

所謂無(wú)量綱的數(shù)又稱量綱為一的量， 其計(jì)量單位是一個(gè)數(shù)， 采用無(wú)量綱的數(shù)作為計(jì)量單位是符合JJF1001-2011《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義技術(shù)規(guī)范 》要求的。 JJF1001-2011之3.7規(guī)定：量綱為一的量又稱無(wú)量綱量， 在其量綱表達(dá)式中與基本量對(duì)應(yīng)的因子的指數(shù)均為零的量，并且量綱為一的量的測(cè)量單位和值均是數(shù)。

4.關(guān)于檢定項(xiàng)目

新規(guī)程極大簡(jiǎn)化了原規(guī)程的檢定項(xiàng)目，去除了原規(guī)程中屬于型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)相關(guān)的檢定項(xiàng)目： 輸入阻抗、抗干擾能力、溫度、安全性能、供電電源等。 修改后的檢定項(xiàng)目包括外觀檢查、置零準(zhǔn)確度、稱量性能、重復(fù)性項(xiàng)目。

5.關(guān)于檢定設(shè)備及方法

在原規(guī)程中，檢定設(shè)備包括直流電壓源或稱重傳感器模擬器，以及環(huán)境、安全等試驗(yàn)設(shè)備。 去除環(huán)境、安全等環(huán)境設(shè)備，用于指示器示值檢定的直流電壓源或稱重傳感器模擬器均是產(chǎn)生電信號(hào)的設(shè)備，但是直流電壓源的電源采用公用電源，而不是被檢稱重指示器的激勵(lì)電壓；稱重傳感器模擬器采用被檢指示器的激勵(lì)電壓作為激勵(lì)源。

按照國(guó)際建議OIML R76附錄C規(guī)定：試驗(yàn)用模擬器應(yīng)與受試稱重指示器適配，應(yīng)按稱重指示器所使用的激勵(lì)電壓對(duì)模擬器進(jìn)行校準(zhǔn)（AC激勵(lì)電壓應(yīng)采用AC校準(zhǔn)）。 所以原規(guī)程使用直流電壓源直接輸入電信號(hào)的方式不符合要求，因此新規(guī)程對(duì)檢定設(shè)備及要求進(jìn)行了修改和增刪。

新規(guī)程提供了兩種檢定方法：一是稱重傳感器模擬器法；二是稱重傳感器法，對(duì)應(yīng)的檢定設(shè)備也就是兩套。

（1）稱重傳感器法檢定設(shè)備

①標(biāo)準(zhǔn)砝碼、稱重傳感器，用于給指示器輸入電信號(hào)。

②數(shù)字多用表，用于監(jiān)視指示器接收端電信號(hào)和激勵(lì)電壓信號(hào)。

③模擬裝置，檢定數(shù)字式稱重指示器時(shí)，用于數(shù)模電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

④阻抗模擬器，用于稱重傳感器輸出阻抗調(diào)節(jié)。

（2）稱重傳感器模擬器法檢定設(shè)備

①稱重傳感器模擬器，用于給指示器輸入電信號(hào)。

②數(shù)字多用表，用于監(jiān)視指示器接收端電信號(hào)和激勵(lì)電壓信號(hào)。

③模擬裝置，檢定數(shù)字式稱重指示器時(shí)，用于數(shù)模電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

④阻抗模擬器，用于稱重傳感器模擬器輸出阻抗調(diào)節(jié)。

三、關(guān)于新規(guī)程的術(shù)語(yǔ)

新規(guī)程采用JJF1181《衡器計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義》和國(guó)際建議OIML R76中的術(shù)語(yǔ)， 另外又給出了18個(gè)術(shù)語(yǔ)及定義，這些術(shù)語(yǔ)的內(nèi)容及符號(hào)與OIML R76是一致的。

1.關(guān)于輸入電信號(hào)

輸入電信號(hào)是被檢稱重指示器接收端接收的信號(hào)電壓，輸入電信號(hào)通常指的是電壓信號(hào)，也就是指輸入到模擬式指示器信號(hào)接收端的信號(hào)電壓。

新規(guī)程給出的術(shù)語(yǔ)中有多個(gè)有關(guān)信號(hào)電壓， 如：最大輸入電壓、最小輸入電壓、測(cè)量范圍最大電壓、測(cè)量范圍最小電壓。

（1）最小輸入電壓Umin

為模擬式指示器的最小模擬靜載荷信號(hào)值，由承載器產(chǎn)生的允許輸入且仍能滿足本規(guī)程要求相當(dāng)于衡器空載時(shí)稱重傳感器輸出的電壓最小值。

（2）最大輸入電壓Umax

為模擬式指示器達(dá)到最大檢定分度數(shù)對(duì)應(yīng)的信號(hào)電壓值，是允許輸入且仍能滿足本規(guī)程要求的輸入信號(hào)電壓。

（3）測(cè)量范圍最小電壓UMRmin

為模擬式指示器允許輸入且仍能滿足本規(guī)程要求的信號(hào)電壓最小值。

(4）測(cè)量范圍最大電壓UMRmax

為模擬式指示器允許輸入且仍能滿足本規(guī)程要求的信號(hào)電壓最大值.

對(duì)稱重指示器接收端接收的信號(hào)電壓分為設(shè)計(jì)時(shí)的電壓范圍和檢定時(shí)的電壓范圍,這些數(shù)值均由生產(chǎn)企業(yè)提供,輸入端的信號(hào)電壓值在檢定時(shí),設(shè)計(jì)時(shí)和與擬配衡器連接時(shí)的信號(hào)電壓均不同,如圖1所示。

設(shè)計(jì)時(shí)的測(cè)量范圍電壓遠(yuǎn)大于檢定時(shí)的輸入信號(hào)電壓，也就是檢定的電壓范圍僅是設(shè)計(jì)信號(hào)電壓范圍的一段信號(hào)電壓；同時(shí)檢定時(shí)的信號(hào)電壓段應(yīng)大于與擬配衡器連接時(shí)的信號(hào)電壓范圍。

2..關(guān)于分度值和分度數(shù)

新規(guī)程給出多個(gè)有關(guān)分度值和分度數(shù)的術(shù)語(yǔ)。

（1）指示器的檢定分度值

與指示器的實(shí)際分度值相等，用于對(duì)指示器準(zhǔn)確度分級(jí)和檢定，是一無(wú)量綱的數(shù)。

（2）檢定分度數(shù)

為指示器輸入信號(hào)電壓范圍與每個(gè)檢定分度值對(duì)應(yīng)的最小輸入信號(hào)電壓之比。

（3）指示器的最大檢定分度數(shù)

為指示器最大輸入信號(hào)電壓范圍與每個(gè)檢定分度值對(duì)應(yīng)的最小輸入信號(hào)電壓之比。

（4）檢定分度值為擬配衡器檢定分度值 ，用于對(duì)指示器擬配衡器的準(zhǔn)確度分級(jí)和檢定，是以質(zhì)量單位表示的值。

這些參數(shù)之間的關(guān)系如下：

①指示器的檢定分度值和擬配衡器的檢定分度值不同

指示器的檢定分度值是無(wú)量綱的量，而擬配衡器的檢定分度值是具有質(zhì)量單位的量。 另外符號(hào)也不同，指示器的檢定分度值是eind，擬配衡器的檢定分度值是e。

②指示器的分度數(shù)和指示器的最大分度數(shù)是不同的。

四、結(jié)束語(yǔ)

稱重指示器是非自動(dòng)衡器的主要零部件之一，其對(duì)衡器的準(zhǔn)確性影響是不容忽視的， 作為非自動(dòng)衡器稱量準(zhǔn)確性的重要參數(shù)。提供給用戶切實(shí)可行的檢定方法及判定原則是本規(guī)程修訂的主要目的。因此需對(duì)新生產(chǎn)的稱重指示器進(jìn)行首次檢定， 以篩選優(yōu)質(zhì)準(zhǔn)確的稱重指示器提供給衡器生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行整體安裝制作，將對(duì)衡器企業(yè)的生產(chǎn)、效益和信譽(yù)都有著積極作用。

本規(guī)程修訂完成將會(huì)極大地提高我國(guó)衡器生產(chǎn)領(lǐng)域及檢測(cè)領(lǐng)域的檢驗(yàn)準(zhǔn)確度，有效避免衡器組裝前期錯(cuò)誤率，提高衡器檢定效率，使得我國(guó)衡器產(chǎn)業(yè)能夠健康發(fā)展。