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)確度和零點指示裝置三方面分析，講述了 OIML 非自動衡器國際建議的發(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)字化的時代。我國的汽車衡行業(yè)也是一樣，以電子計價秤和汽車衡為代表的數(shù)字示值衡器基本取代了相傳近兩千年的機械衡器。相對于模擬指示的機械衡器，數(shù)字示值的汽車衡稱量物體的重量僅僅是汽車衡的基礎(chǔ)功能。針對汽車衡的使用場合，汽車衡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，汽車衡從機械到電子、從模擬指示到數(shù)字示值的這一發(fā)展過程中，也給汽車衡計量檢測方法帶來了不小的沖擊和困惑。

本文對上世紀八十年代，數(shù)字示值的汽車衡進入我國，對我國由模擬指示機械地磅時代形成的計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)字示值的汽車衡進入我國的時候，恰逢

我國加入國際法制計量組織 （OIML） 之時。國家計量行政管理部門要求，首先在關(guān)系國計民生的衡器技術(shù)法規(guī)上與國際接軌。當(dāng)時，非自動衡器的國際建議有三個：No.3 國際建議 《非自動衡器國際計量法規(guī)》、No.28 國際建議 《非自動衡器國際技術(shù)法規(guī)》 和 No.74 國際建議 《電子衡器》，后來三個國際建議合并為現(xiàn)在的 R76 國際建議 《非自動衡器》。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）。在汽車衡的稱量范圍內(nèi)零點至最大秤量 （Max） 分為逐次增大，呈階梯狀的三個允許誤差帶 （我們以最具有代表性中準(zhǔn)確度級Ⅲ為例進行分析）。中準(zhǔn)確度級Ⅲ允許誤差帶是，零點到 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 為汽車衡的檢定分度值。這一規(guī)定顯然出自以模擬示值的機械衡器為主的時代。

（2） 對實際分度值大于 0.2e 的衡器，要判斷汽車衡的數(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)字指示進行化整誤差的修正。

當(dāng)時我國汽車衡計量界，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：將汽車衡的最大允許誤差mpe 化整。

想法是：既然汽車衡的數(shù)字示值不能用分度值的分數(shù)進行細分，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，針對是汽車衡的示值，是衡器的數(shù)字指示的示值；而不是汽車衡的最大允許誤差 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)確度級的汽車衡中，因為示值不同 （模擬示值和數(shù)字示值），有兩種不同計量要求。模擬示值汽車衡的三段允許誤差帶是：±0.5e，±1.0e，±1.5e；數(shù)字示值汽車衡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)字示值汽車衡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)化的要求和試驗程序，用一種統(tǒng)一和溯源的方法評價衡器的計量和技術(shù)特性。

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

這種合格判別法，雖然不能得到某一稱量點具體的示值誤差，但是電子衡器的周期檢定來說，運用此法可快捷地判斷所用衡器合格與否，便于實際運用，不愧是一種好的方式。對于型式評定則不同，型式評價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：運用數(shù)字示值轉(zhuǎn)變點方式確定汽車衡化整前示值。

這種方法就是目前我們大家熟悉并運用的方法，在我國最早出現(xiàn)在上世紀八十年代，在 JJG 510- 87《電子吊秤試行檢定規(guī)程》 和 JJG 539- 88 《電子計價秤試行檢定規(guī)程》 運用，其公式與1988 年第八屆國際法制計量大會通過的 R76- 1 《非自動衡器計量與技術(shù) - - 試驗》 的內(nèi)容完全一致，只是沒有形成明確的“轉(zhuǎn)變點方式確定化整前示值”的專業(yè)用語。

不過當(dāng)時我國的方法與國際上略有點差異：就是對待置零準(zhǔn)確度、零點偏差的問題。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 e 時的總和)，推進到化整前誤差對零點偏差的修正誤差 Ec=E- E0。E0 為零點或零點附近的計算誤差。而當(dāng)時我國的計量技術(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：

 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、且空載處于零點時，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、負的差值。該定義的潛臺詞是，用 mpe來判定某一稱量示值是否合格，前提是不包含此時衡器的零點偏差。

 其二是置零裝置與零點跟蹤裝置準(zhǔn)確度。國際建議規(guī)定：置零后，零點誤差對稱量結(jié)果的影響不大于 0.25e 時可顯示特定信號的裝置。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，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （A/D） 工作原理，此時，衡器隨機處于 - 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偏差進行修正，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數(shù)來評定平衡位置的示值。但受客觀條件諸因素影響，該分度值的分數(shù)不可能無限制地細分下去。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 定義是示值與汽車衡可用模擬示值給出的結(jié)果的差值。采用轉(zhuǎn)變點方式進行誤差評定時，轉(zhuǎn)變點的出現(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，直至汽車衡示值清晰地增加了一個分度值而變?yōu)?nbsp;【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，是用該汽車衡分度值的十分之一的分數(shù)來讀取，即用0.1e 單位來進行稱量測試。完全達到了機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汽車衡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行消除。這樣抗干擾試驗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條款中沒有明確規(guī)定，往往使試驗的操作人員將注意力都集中在試驗裝置的調(diào)試與試驗條件的把握，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。上世紀九十年代中，亞太法制計量論壇 （APLMF） 組織了非自動衡器試驗程序的國際比對。試驗執(zhí)行的法規(guī)就是 R76- 1 《非自動衡器計量與技術(shù) —試驗》 和 R76- 2 《型式評價報告》。對比結(jié)果，抗干擾試驗的差異明顯，原因可能一方面是參加實驗室試驗設(shè)備與試驗條件有所不同，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。這次對比試驗活動歷時三年多，R76 的起草單位—德國國家物理技術(shù)研究院（PTB），自動衡器的起草單位—英國國家稱重與測量實驗室 （NWML） 都參加了，美國也派了兩個實驗室參加，對比試驗的主導(dǎo)實驗室是澳大利亞國家稱重測量實驗室。整個比對試驗期間，主導(dǎo)實驗室對對比試驗使用的兩臺被測電子衡器 EUT進行了六次試驗和監(jiān)測，該實驗室在抗干擾試驗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 強制性附錄 B《電子衡器的附加試驗》，在 1992 年版通用要求基礎(chǔ)上，增添了 B.3 抗干擾試驗的基本規(guī)定。其中與化整誤差的相關(guān)規(guī)定是：任何試驗 （抗干擾）之前，化整誤差應(yīng)盡可能設(shè)置到接近零點。每次試驗前，被測衡器 （EUT） 盡量調(diào)整到靠近實際零點。試驗期間的任何時候都不能調(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，不僅對參加國的實驗室統(tǒng)一 R76 國際建議的認知與理解大有裨益，對增進各國稱重實驗室試驗結(jié)果的相互承認奠定基礎(chǔ)，也對進一步完善衡器的國際計量技術(shù)法規(guī)做出貢獻。

 四、置零準(zhǔn)確度和零點指示裝置

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

 在對一被測衡器 EUT 進行整個型式評價試驗中，要進行近百次零點偏差的測量，發(fā)生零點偏差E0=0.3e 的情況是小概率事件。在 APLML 組織衡器國際比對試驗中，我國參加實驗室僅出現(xiàn)了

 E0=0.3e 的一次，其余都在 0.2e 或 0.2e 之內(nèi)。

 以上二項 0.25e 有關(guān)電子衡器零點的規(guī)定，可能出自衡器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計形成的理論值、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，是為了滿足汽車衡由模擬示值向數(shù)字示值歷史轉(zhuǎn)化過渡時期計量要求的一致和試驗評價的統(tǒng)一，屬于計量立法的范疇。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)化的要求和試驗程序，用一種統(tǒng)一的和溯源的方法評價衡器的計量特性和技術(shù)特性。

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

《非自動衡器計量與技術(shù)—試驗》 和 R76- 2 《非自動衡器型式評價報告》，并以此為基礎(chǔ)，在世界范圍內(nèi)推行計量器具 OIML 證書制度，屈指數(shù)來，已近半個世紀。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)衡器實驗室試驗結(jié)果多邊或雙邊相互承認的要求日趨迫切。這從衡器國際建議由分到合的歷史也可見一斑。應(yīng)該說，與時俱進的衡器國際建議理論基礎(chǔ)扎實，結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，細節(jié)程序規(guī)范嚴謹，值得我國從事稱重測量技術(shù)管理人員學(xué)習(xí)借鑒.