關于JJG649-2016《地磅數字稱重顯示器（稱重指示器）檢定規程》解析

一、修訂背景

在地磅領域中，稱重數據的顯示是一個重要環節，無論是單體衡器， 還是嵌入網絡大數據體系中的稱重系統， 能準確顯示稱重信息是評價稱量準確的重要因素。 通常將衡器類產品中的電子部件稱為電子稱重儀表， 作為非自動衡器主要部件的電子稱重儀表包括稱重指示器、模擬數據處理裝置、用作指示器的個人計算機（PC）、數字數據處理裝置、終端、數字顯示器，本文所涉及的稱重指示器是用于非自動衡器中的重要部件。

JJG649-1990《數字稱重顯示器檢定規程》（以下簡稱“原規程”）實施已20多年，規程所依據的技術法規已改版多次，而且其中有關稱重指示器的技術要求、計量特性等內容也發生了很大變化。 為適應目前科技發展需要，特別是為適應稱量技術領域的智能化、模塊化及網絡化等，現行國際建議R76［2006E］《非自動衡器》和國家標準GB/T23111-2008《非自動衡器》均增加了非自動衡器不同模塊的試驗、驗證方法，在附錄C“非自動衡器稱重指示器和模擬數據處理裝置模塊的試驗和驗證”中明確給出了稱重指示器模塊的試驗和驗證。 由此

可見， 原規程的內容已與現行國際建議和國家標準脫節，已不適應當今稱重指示器檢測市場需求，也不適用于當今稱重指示器產品，所以亟須修訂。

2011年國家質檢總局下達了修訂原規程的工作計劃， 后經多方共同努力， 于2016年6月27日發布了JJG649-2016《數字稱重顯示器 （稱重指示器 ）檢定規程》（以下簡稱“新規程”），該規程于2016年12月27日開始實施。

二、修訂內容

新規程的修訂主要參照了國際建議 OIML R76《 非自動衡器》， 歐洲法制計量合作組織 WELMEC2.1《稱重顯示器測試指南（非自動衡器）》。 WELMEC 2.1是歐盟組織針對稱重顯示器測試的指南， 具有很強的使用性，且合理、可行，所以規程修訂以此作為編寫理論基礎，再結合試驗數據以及我國稱重顯示器產品實際情況，經過試驗數據論證，最后形成新規程。

1.關于準確度等級原規程規定稱重指示器的準確度分為4個等級，分別是1、2、3、4級；新規程規定稱重指示器的準確度分為兩個等級，分別為Ⅲ和Ⅳ級。 可見，新規程對稱重指示器的準確度等級的劃分和表示均有著根本的變化。

新規程主要參照了國際建議OIML R76，R76附錄C中規定非自動衡器的準確度等級適用于稱重指示器，也就是稱重指示器的準確度等級采用國際建議OIMLR76中關于非自動衡器的準確度等級的表示和劃分，也就是有Ⅲ和Ⅳ兩個準確度等級。 所以，在修訂時將原規程的4個準確度等級改為中準確度級和普通準確度級兩個等級，并且符號也作了相應改變，如表1所示。

2.關于誤差分配系數誤差分配系數是為限定稱重指示器誤差限的一

個系數，該系數乘以擬配衡器的最大允許誤差為指示器的誤差限。

原規程雖未明確給出誤差分配系數，但是從該規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，這種規定是不符合國際建議單模塊誤差限的要求的。 在國際建議OIML R76中規定： 誤差分配系數是作為單獨模塊檢驗時所配衡器的最大允許誤差與單獨模塊誤差限的商，這些系數為組成衡器整機時各部分的誤差分配系數，應由不同模塊的制造廠商選定，通常：純數字裝置等于0，稱重模塊等于1；其他模塊（包括數字傳感器）考慮多于一個模塊對誤差產生共同影響時，誤差分配系數應不大于0.8和不小于0.3。

為此，在新規程中對稱重指示器的誤差分配系數作了修改，可由生產廠家在0.3～0.8范圍內的規定數值之間選取，如果未對誤差分配系數作出規定，則通常將誤差分配系數選取為0.5，數字式指示器的誤差分配系數為0。

3.關于計量單位

計量單位是新規程修訂的主要內容之一，原規程規定稱重指示器以質量單位為單位，并且規定最大稱量、檢定分度值等均由質量單位表示；而新規程規定稱重指示器的計量單位采用無量綱單位。

JJF1002-2010《國家計量檢定規程編寫規則 》之5.7規定： 計量單位指規程中描述的計量器具的主要計量特性的單位名稱和符號……由此可見，計量單位是描述計量器具計量特性的關鍵參數。 因此，稱重指示器的計量單位應該是表征稱重指示器計量特性的物理量，是賦予稱重指示器的、用于評定指示器計量特性的量，是分度值、準確度等級、最大允許誤差等技術指標的單位。

稱重指示器是用于接收稱重傳感器輸出信號，再進行模數轉換（數字式稱重指示器沒有）和數據處理，最后顯示稱量數據的電子稱重儀表，其接收的是輸入端的電信號；檢定稱重指示器的計量標準器也是通過數據線輸入稱重指示器電信號作為標準載荷，而非砝碼載荷值或者稱量物品直接加載到稱重指示器上。 這說明影響稱重指示器計量性能的是輸入的電信號大小，輸入的電信號大指示器上顯示的數值就大，反之輸入信號越小顯示的數值越小。

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

（1）質量單位不能描述指示器的計量特性 ，所以不能作為計量單位使用本規范所涉及的稱重指示器僅用于非自動衡器，因此該儀表顯示的單位應該是質量單位，如千克、噸、克等。 但是這些質量單位卻是可以通過稱重指示器的參數設定功能進行改變的，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的，而稱重傳感器給稱重指示器輸出的是電信號（可以是電壓信號或者電流信號），稱重指示器接收這一電信號后再進行A/D模數和放大等信號數字化處理。

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

那么指示器所顯示的質量單位不是計量單位，那屬于什么單位？ 考慮這一點新規程修訂時在技術要求中增加了“指示的單位”技術要求，具體規定如下：

新規程之6.3.1規定：“指示器指示的單位應為質量單位，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，不用于評定計量特性。

（2）采用無量綱的數為稱重指示器的計量單位根據 JJF1002-2010 之5.7 規定可見，計量單位是描述計量器具計量特性的關鍵參數。 描述稱重指示器的主要技術參數有兩個：一是最大分度數；二是每個分度對應的最小輸入電信號。 也就是稱重指示器的計量特性與輸入電信號的大小以及對這一信號分辨能力有關， 而與質量（ 重量） 無關， 因此稱重指示器采用質量單位作為計量單位不符合JJF1002-2010的規定。

如果給不同準確度等級的稱重指示器輸入同樣的電壓信號，準確度高的分辨能力比準確度低的分辨能力大，也就是高準確度等級比低準確度等級的稱重指示器檢定分度數大。 由此可見，稱重指示器的分度數是表征其計量特征的量，是沒有單位的，也就是說稱重指示器的計量指標采用了無量綱的量。

所謂無量綱的數又稱量綱為一的量， 其計量單位是一個數， 采用無量綱的數作為計量單位是符合JJF1001-2011《通用計量術語及定義技術規范 》要求的。 JJF1001-2011之3.7規定：量綱為一的量又稱無量綱量， 在其量綱表達式中與基本量對應的因子的指數均為零的量，并且量綱為一的量的測量單位和值均是數。

4.關于檢定項目

新規程極大簡化了原規程的檢定項目，去除了原規程中屬于型式評價試驗相關的檢定項目： 輸入阻抗、抗干擾能力、溫度、安全性能、供電電源等。 修改后的檢定項目包括外觀檢查、置零準確度、稱量性能、重復性項目。

5.關于檢定設備及方法

在原規程中，檢定設備包括直流電壓源或稱重傳感器模擬器，以及環境、安全等試驗設備。 去除環境、安全等環境設備，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生電信號的設備，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電壓；稱重傳感器模擬器采用被檢指示器的激勵電壓作為激勵源。

按照國際建議OIML R76附錄C規定：試驗用模擬器應與受試稱重指示器適配，應按稱重指示器所使用的激勵電壓對模擬器進行校準（AC激勵電壓應采用AC校準）。 所以原規程使用直流電壓源直接輸入電信號的方式不符合要求，因此新規程對檢定設備及要求進行了修改和增刪。

新規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，對應的檢定設備也就是兩套。

（1）稱重傳感器法檢定設備

①標準砝碼、稱重傳感器，用于給指示器輸入電信號。

②數字多用表，用于監視指示器接收端電信號和激勵電壓信號。

③模擬裝置，檢定數字式稱重指示器時，用于數模電信號的轉換。

④阻抗模擬器，用于稱重傳感器輸出阻抗調節。

（2）稱重傳感器模擬器法檢定設備

①稱重傳感器模擬器，用于給指示器輸入電信號。

②數字多用表，用于監視指示器接收端電信號和激勵電壓信號。

③模擬裝置，檢定數字式稱重指示器時，用于數模電信號的轉換。

④阻抗模擬器，用于稱重傳感器模擬器輸出阻抗調節。

三、關于新規程的術語

新規程采用JJF1181《衡器計量名詞術語及定義》和國際建議OIML R76中的術語， 另外又給出了18個術語及定義，這些術語的內容及符號與OIML R76是一致的。

1.關于輸入電信號

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

新規程給出的術語中有多個有關信號電壓， 如：最大輸入電壓、最小輸入電壓、測量范圍最大電壓、測量范圍最小電壓。

（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值，由承載器產生的允許輸入且仍能滿足本規程要求相當于衡器空載時稱重傳感器輸出的電壓最小值。

（2）最大輸入電壓Umax

為模擬式指示器達到最大檢定分度數對應的信號電壓值，是允許輸入且仍能滿足本規程要求的輸入信號電壓。

（3）測量范圍最小電壓UMRmin

為模擬式指示器允許輸入且仍能滿足本規程要求的信號電壓最小值。

(4）測量范圍最大電壓UMRmax

為模擬式指示器允許輸入且仍能滿足本規程要求的信號電壓最大值.

對稱重指示器接收端接收的信號電壓分為設計時的電壓范圍和檢定時的電壓范圍,這些數值均由生產企業提供,輸入端的信號電壓值在檢定時,設計時和與擬配衡器連接時的信號電壓均不同,如圖1所示。

設計時的測量范圍電壓遠大于檢定時的輸入信號電壓，也就是檢定的電壓范圍僅是設計信號電壓范圍的一段信號電壓；同時檢定時的信號電壓段應大于與擬配衡器連接時的信號電壓范圍。

2..關于分度值和分度數

新規程給出多個有關分度值和分度數的術語。

（1）指示器的檢定分度值

與指示器的實際分度值相等，用于對指示器準確度分級和檢定，是一無量綱的數。

（2）檢定分度數

為指示器輸入信號電壓范圍與每個檢定分度值對應的最小輸入信號電壓之比。

（3）指示器的最大檢定分度數

為指示器最大輸入信號電壓范圍與每個檢定分度值對應的最小輸入信號電壓之比。

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

這些參數之間的關系如下：

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量綱的量，而擬配衡器的檢定分度值是具有質量單位的量。 另外符號也不同，指示器的檢定分度值是eind，擬配衡器的檢定分度值是e。

②指示器的分度數和指示器的最大分度數是不同的。

四、結束語

稱重指示器是非自動衡器的主要零部件之一，其對衡器的準確性影響是不容忽視的， 作為非自動衡器稱量準確性的重要參數。提供給用戶切實可行的檢定方法及判定原則是本規程修訂的主要目的。因此需對新生產的稱重指示器進行首次檢定， 以篩選優質準確的稱重指示器提供給衡器生產企業進行整體安裝制作，將對衡器企業的生產、效益和信譽都有著積極作用。

本規程修訂完成將會極大地提高我國衡器生產領域及檢測領域的檢驗準確度，有效避免衡器組裝前期錯誤率，提高衡器檢定效率，使得我國衡器產業能夠健康發展。