本文從數(shù)字示值化整誤差的修正、增差和顯著增差、置零準(zhǔn)確度和零點(diǎn)指示裝置三方面分析，講述了 OIML 非自動(dòng)衡器國際建議的發(fā)展和我國采納國際建議的情況，值得我國從事稱重測量技術(shù)管理人員學(xué)習(xí)借鑒。

一、引言

當(dāng)今世界已經(jīng)是數(shù)字化的時(shí)代。我國的地磅行業(yè)也是一樣，以電子計(jì)價(jià)秤和地磅為代表的數(shù)字示值衡器基本取代了相傳近兩千年的機(jī)械衡器。相對于模擬指示的機(jī)械衡器，數(shù)字示值的電子衡器稱量物體的重量僅僅是衡器的基礎(chǔ)功能。針對衡器的使用場合，電子衡器可以配備與之相適應(yīng)的各類技術(shù)軟件和管理軟件，各種功能應(yīng)有盡有，彰顯出衡器發(fā)展的不可估量前景。但是，衡器從機(jī)械到電子、從模擬指示到數(shù)字示值的這一發(fā)展過程中，也給衡器計(jì)量檢測方法帶來了不小的沖擊和困惑。

本文對上世紀(jì)八十年代，數(shù)字示值的地磅進(jìn)入我國，對我國由模擬指示機(jī)械地磅時(shí)代形成的計(jì)量檢測方法帶來沖擊和困惑，以及我們?nèi)绾芜m應(yīng)新的情況與傳承傳統(tǒng)的進(jìn)行了回顧與分析，“以史為鑒，可以知興替”。

二、數(shù)字示值化整誤差的修正數(shù)字示值的電子衡器進(jìn)入我國的時(shí)候，恰逢

我國加入國際法制計(jì)量組織 （OIML） 之時(shí)。國家計(jì)量行政管理部門要求，首先在關(guān)系國計(jì)民生的衡器技術(shù)法規(guī)上與國際接軌。當(dāng)時(shí)，非自動(dòng)衡器的國際建議有三個(gè)：No.3 國際建議 《非自動(dòng)衡器國際計(jì)量法規(guī)》、No.28 國際建議 《非自動(dòng)衡器國際技術(shù)法規(guī)》 和 No.74 國際建議 《電子衡器》，后來三個(gè)國際建議合并為現(xiàn)在的 R76 國際建議 《非自動(dòng)衡器》。在國際建議中直接涉及數(shù)字示值化整誤差的規(guī)定有二條：（1） 最大允許誤差 mpe （R76的 3.5.1 條）；（2） 如果實(shí)際分度值大于 0.2e，應(yīng)消除任何數(shù)字示值的化整誤差 （R76 的 3.5.3.2 條）。

（1） 最大允許誤差 （mpe）。在衡器的稱量范圍內(nèi)零點(diǎn)至最大秤量 （Max） 分為逐次增大，呈階梯狀的三個(gè)允許誤差帶 （我們以最具有代表性中準(zhǔn)確度級(jí)Ⅲ為例進(jìn)行分析）。中準(zhǔn)確度級(jí)Ⅲ允許誤差帶是，零點(diǎn)到 500e 稱量段，最大允許誤差 mpe=±0.5e；500e 至 2000e 稱量段，最大允許誤差 mpe=±1.0e；2000e 到 Max 稱量段，最大允許誤差 mpe=±1.5e，其中 e 為衡器的檢定分度值。這一規(guī)定顯然出自以模擬示值的機(jī)械衡器為主的時(shí)代。

（2） 對實(shí)際分度值大于 0.2e 的衡器，要判斷衡器的數(shù)字指示 （包括數(shù)字示值和數(shù)字打印結(jié)果）是否符合要求，就必須對任何數(shù)字指示進(jìn)行化整誤差的修正。

當(dāng)時(shí)我國衡器計(jì)量界，對如何適應(yīng)國際建議的數(shù)字示值化整這一問題，又產(chǎn)生了三種意見。

第一種意見是：將電子衡器的最大允許誤差mpe 化整。

想法是：既然電子衡器的數(shù)字示值不能用分度值的分?jǐn)?shù)進(jìn)行細(xì)分，索性將最大允許誤差 mpe化整處理。將最大允許誤差中的第一段 0.5e 化整為 1.0e，將第三段 1.5e 化整為 2.0e；而最大允許誤差的第二段 1.0e 保持不變。

我們對這一意見進(jìn)行分析：從字面上看，顯然不符合 R76 國際建議的本意。國際建議數(shù)字示值化整的要求，針對是衡器的示值，是衡器的數(shù)字指示的示值；而不是衡器的最大允許誤差 mpe，此其一。其二，如果將數(shù)字示值衡器的最大允許誤差中的第一段 0.5e 和第三段 1.5e 化整至 1.0e 和2.0e。那么，同一準(zhǔn)確度級(jí)的衡器中，因?yàn)槭局挡煌?/span> （模擬示值和數(shù)字示值），有兩種不同計(jì)量要求。模擬示值衡器的三段允許誤差帶是：±0.5e，±1.0e，±1.5e；數(shù)字示值衡器的三段允許誤差帶是：±1.0e，±1.0e，±2.0e。對于既有模擬指示,又有數(shù)字示值的機(jī)電結(jié)合衡器來說，集矛盾于一身，無所適從。從而導(dǎo)致該技術(shù)法規(guī)按準(zhǔn)確度分級(jí)意義的蕩然無存。其三，衡器使用中的最大允許誤差應(yīng)是首次檢定時(shí)最大允許誤差 mpe 的兩倍。如果簡單將最大允許誤差這樣化整，那么數(shù)字示值衡器的使用中最大允許誤差的第三段允差就是±4.0e 了，也無法滿足公眾貿(mào)易的需求。其四，這種對數(shù)字示值最大允許誤差值的化整，也背離國際建議的宗旨和目的 - - 旨在提供標(biāo)準(zhǔn)化的要求和試驗(yàn)程序，用一種統(tǒng)一和溯源的方法評(píng)價(jià)衡器的計(jì)量和技術(shù)特性。

通過分析可以看出，這種將電子衡器的最大允許誤差 mpe 化整的方法顯然不妥。而且最大允許誤差的規(guī)定是整個(gè)衡器計(jì)量技術(shù)法規(guī)的基礎(chǔ)，牽一發(fā)動(dòng)全局。第二種意見是：運(yùn)用誤差范圍判別法。方法是這樣：假設(shè)施放到電子衡器承載器的載荷的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量為 L，電子衡器的數(shù)字示值是 I，判別電子衡器是否合格的方法，如表 1 所示。

這種合格判別法，雖然不能得到某一稱量點(diǎn)具體的示值誤差，但是電子衡器的周期檢定來說，運(yùn)用此法可快捷地判斷所用衡器合格與否，便于實(shí)際運(yùn)用，不愧是一種好的方式。對于型式評(píng)定則不同，型式評(píng)價(jià)著眼于衡器法律地位的授予，這種判別法就顯得過于簡化粗糙，不夠規(guī)范。第三種意見是：運(yùn)用數(shù)字示值轉(zhuǎn)變點(diǎn)方式確定衡器化整前示值。

這種方法就是目前我們大家熟悉并運(yùn)用的方法，在我國最早出現(xiàn)在上世紀(jì)八十年代，在 JJG 510- 87《電子吊秤試行檢定規(guī)程》 和 JJG 539- 88 《電子計(jì)價(jià)秤試行檢定規(guī)程》 運(yùn)用，其公式與 1988 年第八屆國際法制計(jì)量大會(huì)通過的 R76- 1 《非自動(dòng)衡器計(jì)量與技術(shù) - - 試驗(yàn)》 的內(nèi)容完全一致，只是沒有形成明確的“轉(zhuǎn)變點(diǎn)方式確定化整前示值”的專業(yè)用語。

不過當(dāng)時(shí)我國的方法與國際上略有點(diǎn)差異：就是對待置零準(zhǔn)確度、零點(diǎn)偏差的問題。R76- 1從化整前的誤差 E=I+1/2e- △L- L(I 為數(shù)字示值，L為載荷，△L 是 0.1e 小砝碼累加到示值變化了一個(gè) e 時(shí)的總和)，推進(jìn)到化整前誤差對零點(diǎn)偏差的修正誤差 Ec=E- E0。E0 為零點(diǎn)或零點(diǎn)附近的計(jì)算誤差。而當(dāng)時(shí)我國的計(jì)量技術(shù)法規(guī)僅規(guī)定示值的化整前誤差由 E=I+1/2e- △L- L 求得即可，沒有對零點(diǎn)偏差和置零準(zhǔn)確度提出要求。

產(chǎn)生這樣的差異，原因有以下兩點(diǎn)：

其一是最大允許誤差 mpe 的定義。國際建議規(guī)定：衡器處在標(biāo)準(zhǔn)位置、且空載處于零點(diǎn)時(shí)，其稱量結(jié)果同標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量塊對應(yīng)值之間，規(guī)程允許最大正的、負(fù)的差值。該定義的潛臺(tái)詞是，用 mpe來判定某一稱量示值是否合格，前提是不包含此時(shí)衡器的零點(diǎn)偏差。

其二是置零裝置與零點(diǎn)跟蹤裝置準(zhǔn)確度。國際建議規(guī)定：置零后，零點(diǎn)誤差對稱量結(jié)果的影響不大于 0.25e 時(shí)可顯示特定信號(hào)的裝置。這就告訴我們，電子衡器空載指示是零，并不意味著衡器處于真正的零點(diǎn)，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （A/D） 工作原理，此時(shí)，衡器隨機(jī)處于 - 0.5e~+0.5e 之間的某一位置。依據(jù)最大允許誤差 mpe 的定義，稱量結(jié)果的示值誤差必須對零點(diǎn)偏差進(jìn)行修正，才能與其稱量相對應(yīng)的最大允許誤差 mpe 值做出比較與判斷。

雖說模擬示值定義是可以用分度值的分?jǐn)?shù)來評(píng)定平衡位置的示值。但受客觀條件諸因素影響，該分度值的分?jǐn)?shù)不可能無限制地細(xì)分下去。通常情況下，正常人的眼睛視力是，在明視距離（250mm） 的分辨率是 0.25mm，即在 1mm 的間距上能分出 4 個(gè)像元。R76 國際建議給出，模擬示值（度盤指示裝置） 的最小標(biāo)尺間距為 1.25mm；其讀數(shù)質(zhì)量是正常使用條件下的總不確定度不超過0.2e。由此可見，R76 的這些要求是建立在人眼睛分辨率的基礎(chǔ)之上。標(biāo)尺間距 1.25 mm，正常情況下可用分度值的五分之一來評(píng)定該衡器平衡位置的示值，即用末位數(shù)的單位為 0.2e 去讀取示值。

數(shù)字示值化整誤差這一術(shù)語，R76 定義是示值與衡器可用模擬示值給出的結(jié)果的差值。采用轉(zhuǎn)變點(diǎn)方式進(jìn)行誤差評(píng)定時(shí)，轉(zhuǎn)變點(diǎn)的出現(xiàn)是逐一施加 0.1e 小砝碼累積所得。通過公式 P=I+1/2e-

△L 確定化整前示值 P，即“模擬示值”。這里 I 是

稱量結(jié)果，e 檢定分度值，△L 是逐一施加 0.1e 小

砝碼，直至衡器示值清晰地增加了一個(gè)分度值而變?yōu)?/span> 【I+e】，所加小砝碼的總和。

由此我們是不是可以得出如下結(jié)論：通過此方式，此公式來獲得的數(shù)字示值衡器的示值 P，是用該衡器分度值的十分之一的分?jǐn)?shù)來讀取，即用0.1e 單位來進(jìn)行稱量測試。完全達(dá)到了機(jī)械模擬指示衡器的讀取效果。

三、增差 （fa ult） 和顯著增差

R76 國際建議對增差的定義是衡器的示值誤差與基本誤差的差值，顯著增差是大于 e 的增差。

R76 國際建議又規(guī)定：對實(shí)際分度值大于 0.2e 的衡器，必須將包含在任何數(shù)字示值中的化整誤差進(jìn)行消除。這樣抗干擾試驗(yàn)中也有必要消除其示值的化整誤差。

在 R76- 1 國際建議 （2006 年版） 出版以前，在涉及增差的抗干擾試驗(yàn)條款中沒有明確規(guī)定，往往使試驗(yàn)的操作人員將注意力都集中在試驗(yàn)裝置的調(diào)試與試驗(yàn)條件的把握，只關(guān)心被測衡器（EUT） 示值是否變化，而忽略了對其示值化整誤差的消除。上世紀(jì)九十年代中，亞太法制計(jì)量論壇 （APLMF） 組織了非自動(dòng)衡器試驗(yàn)程序的國際比對。試驗(yàn)執(zhí)行的法規(guī)就是 R76- 1 《非自動(dòng)衡器計(jì)量與技術(shù) —試驗(yàn)》 和 R76- 2 《型式評(píng)價(jià)報(bào)告》。對比結(jié)果，抗干擾試驗(yàn)的差異明顯，原因可能一方面是參加實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)條件有所不同，另一方面就是對可能產(chǎn)生增差的示值沒有做化整誤差的消除。這次對比試驗(yàn)活動(dòng)歷時(shí)三年多，R76 的起草單位—德國國家物理技術(shù)研究院（PTB），自動(dòng)衡器的起草單位—英國國家稱重與測量實(shí)驗(yàn)室 （NWML） 都參加了，美國也派了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室參加，對比試驗(yàn)的主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室是澳大利亞國家稱重測量實(shí)驗(yàn)室。整個(gè)比對試驗(yàn)期間，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室對對比試驗(yàn)使用的兩臺(tái)被測電子衡器 EUT

進(jìn)行了六次試驗(yàn)和監(jiān)測，該實(shí)驗(yàn)室在抗干擾試驗(yàn)示值化整誤差的消除操作上做的最到位、最規(guī)范。

2006 年通過的最新版 R76- 1 強(qiáng)制性附錄 B《電子衡器的附加試驗(yàn)》，在 1992 年版通用要求基礎(chǔ)上，增添了 B.3 抗干擾試驗(yàn)的基本規(guī)定。其中與化整誤差的相關(guān)規(guī)定是：任何試驗(yàn) （抗干擾） 之前，化整誤差應(yīng)盡可能設(shè)置到接近零點(diǎn)。每次試驗(yàn)前，被測衡器 （EUT） 盡量調(diào)整到靠近實(shí)際零點(diǎn)。試驗(yàn)期間的任何時(shí)候都不能調(diào)整，除非出現(xiàn)顯著增差需要復(fù)位。

APLMF 組織的這次衡器測試程序的國際對比，不僅對參加國的實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一 R76 國際建議的認(rèn)知與理解大有裨益，對增進(jìn)各國稱重實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果的相互承認(rèn)奠定基礎(chǔ)，也對進(jìn)一步完善衡器的國際計(jì)量技術(shù)法規(guī)做出貢獻(xiàn)。

四、置零準(zhǔn)確度和零點(diǎn)指示裝置

R76 國際建議對置零準(zhǔn)確度是：置零后，零點(diǎn)偏差對稱量結(jié)果的影響應(yīng)不大于 0.25e；數(shù)字示值衡器的零點(diǎn)指示裝置應(yīng)具備一個(gè)在零點(diǎn)偏差不大于 0.25e 時(shí)能夠顯示特點(diǎn)信號(hào)的裝置。這二項(xiàng)技術(shù)要求有一致性，實(shí)際試驗(yàn)操作時(shí)各影響量 / 機(jī)械制約和限制，以及衡器鑒別力閾等問題就突出出來。

在對一被測衡器 EUT 進(jìn)行整個(gè)型式評(píng)價(jià)試驗(yàn)中，要進(jìn)行近百次零點(diǎn)偏差的測量，發(fā)生零點(diǎn)偏差 E0=0.3e 的情況是小概率事件。在 APLML 組織衡器國際比對試驗(yàn)中，我國參加實(shí)驗(yàn)室僅出現(xiàn)了

E0=0.3e 的一次，其余都在 0.2e 或 0.2e 之內(nèi)。

以上二項(xiàng) 0.25e 有關(guān)電子衡器零點(diǎn)的規(guī)定，可能出自衡器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形成的理論值、目標(biāo)值。美國國家衡器技術(shù)法規(guī)將置零準(zhǔn)確度、零點(diǎn)偏差的要求定為 0.3e。這里討論的置零準(zhǔn)確度問題，可以完全推論到去皮準(zhǔn)確度。

五、結(jié)束語

數(shù)字示值化整誤差的處理，是為了滿足衡器由模擬示值向數(shù)字示值歷史轉(zhuǎn)化過渡時(shí)期計(jì)量要求的一致和試驗(yàn)評(píng)價(jià)的統(tǒng)一，屬于計(jì)量立法的范疇。誠如 R76 文本第一章—適應(yīng)范圍的開章明義：本建議旨在提供標(biāo)準(zhǔn)化的要求和試驗(yàn)程序，用一種統(tǒng)一的和溯源的方法評(píng)價(jià)衡器的計(jì)量特性和技術(shù)特性。

1968 年 OIML 推出了第一本衡器計(jì)量技術(shù)法規(guī)，從 No.3 《非自動(dòng)衡器計(jì)量規(guī)程》、No.28 《非自動(dòng)衡器技術(shù)規(guī)程》、No.74 《電子衡器》、北歐四國起草的 《非自動(dòng)衡器試驗(yàn)程序》 及 《型式評(píng)價(jià)報(bào)告》，到 1988 年整合以上法規(guī)形成的一體化 R76- 1

《非自動(dòng)衡器計(jì)量與技術(shù)—試驗(yàn)》 和 R76- 2 《非自動(dòng)衡器型式評(píng)價(jià)報(bào)告》，并以此為基礎(chǔ)，在世界范圍內(nèi)推行計(jì)量器具 OIML 證書制度，屈指數(shù)來，已近半個(gè)世紀(jì)。五十年來，國際貿(mào)易全球化風(fēng)起云涌，突破非關(guān)稅壁壘，各國、各地區(qū)衡器實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果多邊或雙邊相互承認(rèn)的要求日趨迫切。這從衡器國際建議由分到合的歷史也可見一斑。應(yīng)該說，與時(shí)俱進(jìn)的衡器國際建議理論基礎(chǔ)扎實(shí)，結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，細(xì)節(jié)程序規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，值得我國從事稱重測量技術(shù)管理人員學(xué)習(xí)借鑒.