本文從數字示值化整誤差的修正、增差和顯著(zhù)增差、置零準確度和零點(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(chēng)重測量技術(shù)管理人員學(xué)習借鑒。

一、引言

當今世界已經(jīng)是數字化的時(shí)代。我國的汽車(chē)衡行業(yè)也是一樣，以電子計價(jià)秤和汽車(chē)衡為代表的數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，數字示值的汽車(chē)衡稱(chēng)量物體的重量?jì)H僅是汽車(chē)衡的基礎功能。針對汽車(chē)衡的使用場(chǎng)合，汽車(chē)衡可以配備與之相適應的各類(lèi)技術(shù)軟件和管理軟件，各種功能應有盡有，彰顯出衡器發(fā)展的不可估量前景。但是，汽車(chē)衡從機械到電子、從模擬指示到數字示值的這一發(fā)展過(guò)程中，也給汽車(chē)衡計量檢測方法帶來(lái)了不小的沖擊和困惑。

本文對上世紀八十年代，數字示值的汽車(chē)衡進(jìn)入我國，對我國由模擬指示機械地磅時(shí)代形成的計量檢測方法帶來(lái)沖擊和困惑，以及我們如何適應新的情況與傳承傳統的進(jìn)行了回顧與分析，“以史為鑒，可以知興替”。

二、數字示值化整誤差的修正數字示值的汽車(chē)衡進(jìn)入我國的時(shí)候，恰逢

我國加入國際法制計量組織 （OIML） 之時(shí)。國家計量行政管理部門(mén)要求，首先在關(guān)系國計民生的衡器技術(shù)法規上與國際接軌。當時(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)衡器國際計量法規》、No.28 國際建議 《非自動(dòng)衡器國際技術(shù)法規》 和 No.74 國際建議 《電子衡器》，后來(lái)三個(gè)國際建議合并為現在的 R76 國際建議 《非自動(dòng)衡器》。在國際建議中直接涉及數字示值化整誤差的規定有二條：（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，應消除任何數字示值的化整誤差 （R76 的 3.5.3.2 條）。

（1） 最大允許誤差 （mpe）。在汽車(chē)衡的稱(chēng)量范圍內零點(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確度級Ⅲ為例進(jìn)行分析）。中準確度級Ⅲ允許誤差帶是，零點(diǎn)到 500e 稱(chēng)量段，最大允許誤差 mpe=±0.5e；500e 至 2000e 稱(chēng)量段，最大允許誤差 mpe=±1.0e；2000e 到 Max 稱(chēng)量段，最大允許誤差 mpe=±1.5e，其中 e 為汽車(chē)衡的檢定分度值。這一規定顯然出自以模擬示值的機械衡器為主的時(shí)代。

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

當時(shí)我國汽車(chē)衡計量界，對如何適應國際建議的數字示值化整這一問(wèn)題，又產(chǎn)生了三種意見(jiàn)。

第一種意見(jiàn)是：將汽車(chē)衡的最大允許誤差mpe 化整。

想法是：既然汽車(chē)衡的數字示值不能用分度值的分數進(jìn)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(jiàn)進(jìn)行分析：從字面上看，顯然不符合 R76 國際建議的本意。國際建議數字示值化整的要求，針對是汽車(chē)衡的示值，是衡器的數字指示的示值；而不是汽車(chē)衡的最大允許誤差 mpe，此其一。其二，如果將數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，同一準確度級的汽車(chē)衡中，因為示值不同 （模擬示值和數字示值），有兩種不同計量要求。模擬示值汽車(chē)衡的三段允許誤差帶是：±0.5e，±1.0e，±1.5e；數字示值汽車(chē)衡的三段允許誤差帶是：±1.0e，±1.0e，±2.0e。對于既有模擬指示,又有數字示值的機電結合衡器來(lái)說(shuō)，集矛盾于一身，無(wú)所適從。從而導致該技術(shù)法規按準確度分級意義的蕩然無(wú)存。其三，衡器使用中的最大允許誤差應是首次檢定時(shí)最大允許誤差 mpe 的兩倍。如果簡(jiǎn)單將最大允許誤差這樣化整，那么數字示值汽車(chē)衡的使用中最大允許誤差的第三段允差就是±4.0e 了，也無(wú)法滿(mǎn)足公眾貿易的需求。其四，這種對數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 - - 旨在提供標準化的要求和試驗程序，用一種統一和溯源的方法評價(jià)衡器的計量和技術(shù)特性。

通過(guò)分析可以看出，這種將電子汽車(chē)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定是整個(gè)汽車(chē)衡計量技術(shù)法規的基礎，牽一發(fā)動(dòng)全局。第二種意見(jiàn)是：運用誤差范圍判別法。方法是這樣：假設施放到電子汽車(chē)衡承載器的載荷的標準質(zhì)量為 L，電子衡器的數字示值是 I，判別電子汽車(chē)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(chēng)量點(diǎn)具體的示值誤差，但是電子衡器的周期檢定來(lái)說(shuō)，運用此法可快捷地判斷所用衡器合格與否，便于實(shí)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(jià)著(zhù)眼于衡器法律地位的授予，這種判別法就顯得過(guò)于簡(jiǎn)化粗糙，不夠規范。第三種意見(jiàn)是：運用數字示值轉變點(diǎn)方式確定汽車(chē)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，在我國最早出現在上世紀八十年代，在 JJG 510- 87《電子吊秤試行檢定規程》 和 JJG 539- 88 《電子計價(jià)秤試行檢定規程》 運用，其公式與1988 年第八屆國際法制計量大會(huì )通過(guò)的 R76- 1 《非自動(dòng)衡器計量與技術(shù) - - 試驗》 的內容完全一致，只是沒(méi)有形成明確的“轉變點(diǎn)方式確定化整前示值”的專(zhuān)業(yè)用語(yǔ)。

不過(guò)當時(shí)我國的方法與國際上略有點(diǎn)差異：就是對待置零準確度、零點(diǎn)偏差的問(wèn)題。R76- 1從化整前的誤差 E=I+1/2e- △L- L(I 為數字示值，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)附近的計算誤差。而當時(shí)我國的計量技術(shù)法規僅規定示值的化整前誤差由 E=I+1/2e- △L- L 求得即可，沒(méi)有對零點(diǎn)偏差和置零準確度提出要求。

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。國際建議規定：衡器處在標準位置、且空載處于零點(diǎn)時(shí)，其稱(chēng)量結果同標準質(zhì)量塊對應值之間，規程允許最大正的、負的差值。該定義的潛臺詞是，用 mpe來(lái)判定某一稱(chēng)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)跟蹤裝置準確度。國際建議規定：置零后，零點(diǎn)誤差對稱(chēng)量結果的影響不大于 0.25e 時(shí)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(zhù)衡器處于真正的零點(diǎn)，根據模數轉換器 （A/D） 工作原理，此時(shí)，衡器隨機處于 - 0.5e~+0.5e 之間的某一位置。依據最大允許誤差 mpe 的定義，稱(chēng)量結果的示值誤差必須對零點(diǎn)偏差進(jìn)行修正，才能與其稱(chēng)量相對應的最大允許誤差 mpe 值做出比較與判斷。

 雖說(shuō)模擬示值定義是可以用分度值的分數來(lái)評定平衡位置的示值。但受客觀(guān)條件諸因素影響，該分度值的分數不可能無(wú)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(gè)像元。R76 國際建議給出，模擬示值（度盤(pán)指示裝置） 的最小標尺間距為 1.25mm；其讀數質(zhì)量是正常使用條件下的總不確定度不超過(guò)0.2e。由此可見(jiàn)，R76 的這些要求是建立在人眼睛分辨率的基礎之上。標尺間距 1.25 mm，正常情況下可用分度值的五分之一來(lái)評定該衡器平衡位置的示值，即用末位數的單位為0.2e 去讀取示值。

 數字示值化整誤差這一術(shù)語(yǔ)，R76 定義是示值與汽車(chē)衡可用模擬示值給出的結果的差值。采用轉變點(diǎn)方式進(jìn)行誤差評定時(shí)，轉變點(diǎn)的出現是逐一施加 0.1e 小砝碼累積所得。通過(guò)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(chēng)量結果，e 檢定分度值，△L 是逐一施加 0.1e 小砝碼，直至汽車(chē)衡示值清晰地增加了一個(gè)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論：通過(guò)此方式，此公式來(lái)獲得的數字示值衡器的示值 P，是用該汽車(chē)衡分度值的十分之一的分數來(lái)讀取，即用0.1e 單位來(lái)進(jìn)行稱(chēng)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(zhù)增差

 R76 國際建議對增差的定義是汽車(chē)衡的示值誤差與基本誤差的差值，顯著(zhù)增差是大于 e 的增差。

 R76 國際建議又規定：對實(shí)際分度值大于 0.2e 的衡器，必須將包含在任何數字示值中的化整誤差進(jìn)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(méi)有明確規定，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(dòng)衡器試驗程序的國際比對。試驗執行的法規就是 R76- 1 《非自動(dòng)衡器計量與技術(shù) —試驗》 和 R76- 2 《型式評價(jià)報告》。對比結果，抗干擾試驗的差異明顯，原因可能一方面是參加實(shí)驗室試驗設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(méi)有做化整誤差的消除。這次對比試驗活動(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(chēng)重與測量實(shí)驗室 （NWML） 都參加了，美國也派了兩個(gè)實(shí)驗室參加，對比試驗的主導實(shí)驗室是澳大利亞國家稱(chēng)重測量實(shí)驗室。整個(gè)比對試驗期間，主導實(shí)驗室對對比試驗使用的兩臺被測電子衡器 EUT進(jìn)行了六次試驗和監測，該實(shí)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、最規范。

2006 年通過(guò)的最新版 R76- 1 強制性附錄 B《電子衡器的附加試驗》，在 1992 年版通用要求基礎上，增添了 B.3 抗干擾試驗的基本規定。其中與化整誤差的相關(guān)規定是：任何試驗 （抗干擾）之前，化整誤差應盡可能設置到接近零點(diǎn)。每次試驗前，被測衡器 （EUT） 盡量調整到靠近實(shí)際零點(diǎn)。試驗期間的任何時(shí)候都不能調整，除非出現顯著(zhù)增差需要復位。

 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)驗室統一 R76 國際建議的認知與理解大有裨益，對增進(jìn)各國稱(chēng)重實(shí)驗室試驗結果的相互承認奠定基礎，也對進(jìn)一步完善衡器的國際計量技術(shù)法規做出貢獻。

 四、置零準確度和零點(diǎn)指示裝置

R76 國際建議對置零準確度是：置零后，零點(diǎn)偏差對稱(chēng)量結果的影響應不大于 0.25e；數字示值衡器的零點(diǎn)指示裝置應具備一個(gè)在零點(diǎn)偏差不大于 0.25e 時(shí)能夠顯示特點(diǎn)信號的裝置。這二項技術(shù)要求有一致性，實(shí)際試驗操作時(shí)各影響量 / 機械制約和限制，以及衡器鑒別力閾等問(wèn)題就突出出來(lái)。

 在對一被測衡器 EUT 進(jìn)行整個(gè)型式評價(jià)試驗中，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中，我國參加實(shí)驗室僅出現了

 E0=0.3e 的一次，其余都在 0.2e 或 0.2e 之內。

 以上二項 0.25e 有關(guān)電子衡器零點(diǎn)的規定，可能出自衡器內部結構設計形成的理論值、目標值。美國國家衡器技術(shù)法規將置零準確度、零點(diǎn)偏差的要求定為 0.3e。這里討論的置零準確度問(wèn)題，可以完全推論到去皮準確度。

 五、結束語(yǔ)

 數字示值化整誤差的處理，是為了滿(mǎn)足汽車(chē)衡由模擬示值向數字示值歷史轉化過(guò)渡時(shí)期計量要求的一致和試驗評價(jià)的統一，屬于計量立法的范疇。誠如 R76 文本第一章—適應范圍的開(kāi)章明義：本建議旨在提供標準化的要求和試驗程序，用一種統一的和溯源的方法評價(jià)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，從 No.3 《非自動(dòng)衡器計量規程》、No.28 《非自動(dòng)衡器技術(shù)規程》、No.74 《電子衡器》、北歐四國起草的 《非自動(dòng)衡器試驗程序》 及 《型式評價(jià)報告》，到 1988 年整合以上法規形成的一體化 R76- 1

《非自動(dòng)衡器計量與技術(shù)—試驗》 和 R76- 2 《非自動(dòng)衡器型式評價(jià)報告》，并以此為基礎，在世界范圍內推行計量器具 OIML 證書(shū)制度，屈指數來(lái)，已近半個(gè)世紀。五十年來(lái)，國際貿易全球化風(fēng)起云涌，突破非關(guān)稅壁壘，各國、各地區衡器實(shí)驗室試驗結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(jiàn)一斑。應該說(shuō)，與時(shí)俱進(jìn)的衡器國際建議理論基礎扎實(shí)，結構科學(xué)合理，細節程序規范嚴謹，值得我國從事稱(chēng)重測量技術(shù)管理人員學(xué)習借鑒.