三分之一計量原則

1、· 衡器計量培訓(xùn)講義第一章   概述一、        衡器的概念國際法制計量組織（OIML）1992年公布的衡器的定義為：“利用作用在物體上的重力來確定該物體質(zhì)量的計量儀器（該儀器也可用來確定作為質(zhì)量函數(shù)的其它量值、數(shù)值、參數(shù)或特征）稱之為衡器”。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T142501993對衡器的定義：“利用作用在物體上的重力等各種稱量原理，確定質(zhì)量或作為質(zhì)量函數(shù)的其它量值、數(shù)值、參數(shù)或特征的一種計量儀器”。二、        衡器的發(fā)展簡史衡器名稱由來可溯源于“度量衡”一詞。所謂“度量

2、衡”，通常是指：用各種尺子測量物體的長短，稱之為“度”；用各種容器（斗、升和量杯等）測量物體的容積稱之為“量”；用各種秤測量物體的質(zhì)量稱之為“衡”。據(jù)辭海解釋：“測長短之器度；測大小之器為量；測輕重之器為衡”。這里的“衡”就是指衡器。第二章        衡器計量基礎(chǔ)知識第一節(jié)  質(zhì)量和重量一、        質(zhì)量衡器計量的對象是物體或物質(zhì)的質(zhì)量，衡器計量類屬質(zhì)量計量。質(zhì)量是自然界中最基本、最主要、最常用的一個物理量，質(zhì)量的計量單位“千克”上國際單位制SI中7個基本單位之一。清楚地了解質(zhì)量的概念

3、是衡器計量的最基本要求。（一）        引力質(zhì)量引力質(zhì)量的理論依據(jù)是牛頓萬有引力場的源泉，都能產(chǎn)生引力場，同時也都受到別的物體產(chǎn)生的引力場的作用。物體的這一屬性稱為引力質(zhì)量，它是通過著名的牛頓萬有引力定律表現(xiàn)出來的。不考慮物體幾何形狀和體積大小而將其質(zhì)量集中于一點(diǎn)的物體稱為質(zhì)點(diǎn)，則牛頓萬有引力定律告訴我們：具有質(zhì)量分別為m1和m2且相隔距離的R的任意兩個質(zhì)點(diǎn)之間的力，是沿著連接該兩質(zhì)點(diǎn)的直線而作用的吸引力。其大小為    F=G     （11）式中：m1,m2分別為質(zhì)點(diǎn)（物體）1和質(zhì)點(diǎn)（

4、物體）2的引力質(zhì)量（kg）；      R為兩質(zhì)點(diǎn)間的距離（m）；      G比例系數(shù)（萬有引力常數(shù)），G=6.6720×10 Nm /kg ；      F兩質(zhì)點(diǎn)間的相互引力（N）。需要說明的是萬有引力F是個矢量，兩個質(zhì)點(diǎn)之間的引力是一對作用力和反作用力。若假定質(zhì)點(diǎn)1對質(zhì)點(diǎn)2的引力方向?yàn)檎?，則質(zhì)點(diǎn)2對質(zhì)點(diǎn)1的引力方向?yàn)樨?fù)。即兩個物體間的引力大小相等，方向相反。式（11）說明，兩質(zhì)點(diǎn)間萬有引力大小與它們質(zhì)量乘積成正比。由此可以看出，引力質(zhì)量是質(zhì)點(diǎn)間引力大小的量度。

5、式（11）是對兩個質(zhì)點(diǎn)而言的。如果要確定有一定大小的物體（而不是質(zhì)點(diǎn)）之間的引力時，就要將每個物體分成許多個質(zhì)點(diǎn)，然后用積分計算所有質(zhì)點(diǎn)之間的引力。但假如兩物體的大小同它們之間的距離相比微不足道時（比如地球和太陽），則它們通常就可以被看做上質(zhì)點(diǎn)。萬有引力定律無形中還包含這樣一個事實(shí)，即兩質(zhì)點(diǎn)之間的引力大小與其它物體的存在或所在空間的性質(zhì)無關(guān)。絕大多數(shù)衡器計量所得被測物體的質(zhì)量為引力質(zhì)量。（二）        慣性質(zhì)量慣性質(zhì)量的理論依據(jù)是牛頓第二定律。在日常生活中人們發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動員在賽跑時，要從疾跑中停下來需要一定的時間，這是因?yàn)槲矬w具有慣性。另外，用同樣大

6、小的力作用于不同物體時，會產(chǎn)生不同的效果。比如，一個人推動一輛自行車非常容易，要想推動一輛汽車顯得非常難，這個例子給我們一個定性回答，即同樣的力施加在不同的物體上所產(chǎn)生的加速度不相同，這是因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量不同。牛頓第二定律解釋了上述現(xiàn)象。力、加速度和質(zhì)量之間的關(guān)系為F=ma   （12）式中：F物體所受的合外力（N）；      a物體受力后所獲得的加速度（m/s ）；      m物體的質(zhì)量，即慣性質(zhì)量（kg）。由式（12）可見，在慣性系統(tǒng)中，物體的加速度與作用在物體上的合外力成正比，與該物體的

7、慣性質(zhì)量成反比。物體質(zhì)量是物體的一種屬性，對于不同質(zhì)量的物體，在相同外力作用下，質(zhì)量大的物體所產(chǎn)生的加速度??；反之，質(zhì)量小的物體所產(chǎn)生的加速度大。或者說質(zhì)量小的物體慣性小，質(zhì)量大的物體慣性越大。慣性質(zhì)量描述了物體慣性大小的量度。（三）        質(zhì)量的定義引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量是從不同的物理現(xiàn)象引入的，因而從概念上講是不同的。大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，在實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，任何物體的引力質(zhì)量的量值和其慣性質(zhì)量的量值都相等，只是它們反映了同一物體的兩種不同的屬性。因此，在我們的實(shí)際生活和工作中也就沒有必要嚴(yán)格區(qū)分物體的質(zhì)量究竟是引力質(zhì)量還是慣性質(zhì)量，而統(tǒng)稱為質(zhì)量

8、。從而得出質(zhì)量的定義：質(zhì)量是物體固有的一種物理屬性，它既是物體慣性大小的量度，又是物體產(chǎn)生引力大小的量度。質(zhì)量的計量單位是千克，符號是kg，它等于國際千克原器的質(zhì)量。國際千克原器保存在法國巴黎國際計量局，它用90%鉑和10%銥的鉑銥合金制成，幾何形狀是高和直徑均為39mm的圓柱體。國際千克原器是國際單位制中7個SI基本單位中，惟一仍在使用的實(shí)物基準(zhǔn)。質(zhì)量的特點(diǎn)：質(zhì)量是物體固有的一種屬性，對確定的物體其質(zhì)量值是一個恒定不變的標(biāo)量。二、        重量、重力物體的重量就是物體重力的大小，數(shù)值等于質(zhì)量值與重力加速度值的乘積。（一）   

9、     重力根據(jù)牛頓萬有引力定律，位于地球表面及其附近的任何物體，都要受到來自地球中心的引力作用。此外，由于地球在不停地自轉(zhuǎn)，除兩極外，這些物體還要受到慣性離心力的作用，兩者的矢量和就是物體所受的重力。物體的重力就是地球?qū)ξ矬w的萬有引力與該物體隨地球自轉(zhuǎn)而引起的作用在物體上的慣性離心力的矢量和。物體在重力場中受重力作用。根據(jù)牛頓第二定律可知，自由下落的物體在重力場作用下必將獲得加速度，我們通常把這個加速度稱為重力加速度。如果物體的重力加速度和物體的質(zhì)量已知，我們就可以通過牛頓第二定律求出物體的重力。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為W=mg式中：W物體的重力；   

10、60;  m物體的質(zhì)量；      g重力加速度。重力是一種力，因此它具有力的三要素，即力的大小、方向及作用點(diǎn)。物體的重力方向與加速度方向相同，總是垂直于地面。（二）        重量的概念物體所受重力的大小稱不重量。因此物體的重量等于物體的質(zhì)量乘以重力加速度，即W=mg式中：W物體的重力（N）；      m物體的質(zhì)量（m）；      g重力加速度（m/s ）。重力加速度是在重力的作用下物體落向地面的加速度。由于地球是一

11、個近似球體，地表的高低不平，地球各處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，地殼的變形，地球轉(zhuǎn)軸的擺動和轉(zhuǎn)速的變化，其它天體對地球引力的變化以及地球表面的大氣潮和海洋潮變化的影響等，地球各點(diǎn)的重力加速度值是不同的、變化的，盡管這種變化可能是相當(dāng)緩慢和微小的。因此，重力加速度是一個變量，隨地理位置、海拔高度、氣象條件的變化而變化。人們將物體在北緯45°海平面測得的重力加速度稱為標(biāo)準(zhǔn)重力加速度，即g =9.80665 m/s 重量實(shí)質(zhì)是個力值的概念，且隨著重力加速度的不同而變化，重量的計量單位是牛頓，符號為N。三、        質(zhì)量和重量的區(qū)別通過對質(zhì)量與重量的討論可知

12、，質(zhì)量和重量是兩個完全不同的物理量。1        定義不同質(zhì)量是物體所固有的一種物理屬性，是物體慣性大小和引力大小的量度；重量則表示物體所受重力的大小，其值等于物體的質(zhì)量與重力加速度的乘積。2        計量單位不同質(zhì)量的計量單位千克（符號kg）是SI基本單位，而重量的計量單位則是牛頓（符號N），是SI導(dǎo)出單位。3        特點(diǎn)不同在物體運(yùn)動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速時，質(zhì)量是一個恒定不變的量；重量則是一個力的概念，其值大小隨地理位置、海拔高度等因素而發(fā)生變化。第二節(jié)&#

13、160; 衡量原理衡量，是通過衡器來確定物體的質(zhì)量的過程。例如，用電子計價秤稱量商品的質(zhì)量，用臺秤稱量進(jìn)出廠物料的質(zhì)量等。衡量有時也稱為“稱量”。衡量的方式有很多種，按其衡量原理分為杠桿原理、彈性組件變形原理、液壓原理和力電轉(zhuǎn)換原理。一、        杠桿原理絕大多數(shù)的機(jī)械式衡器都是根據(jù)杠桿原理制成的。如圖129所示，o為杠桿支點(diǎn)，A為杠桿重點(diǎn)，La和Lb表示兩臂長，mo為已知砝碼的質(zhì)量，m為被稱量物體的質(zhì)量。根據(jù)杠桿平衡原理：當(dāng)杠桿平衡時，作用于杠桿上的力對支點(diǎn)的合力矩等于0。其平衡方程式為mgLa=mogLb由于杠桿兩端重力加速度g相等，

14、故式上式可寫成m=mo 由此得到被稱物體的質(zhì)量。二、        彈性組件變形原理彈性組件變形原理的理論依據(jù)是虎克定律，即在彈性限度內(nèi)，彈性物體的變形量與產(chǎn)生此變形量的外力成正比。 L=KF式中：F作用在彈簧上的外力；     L彈簧的伸長量；     K比例系數(shù)（取決于彈簧材料的彈性系數(shù)）。彈性組件的的形式很多，彈簧秤的彈性組件是彈簧；稱重傳感器中還常用應(yīng)變片、應(yīng)變絲作為敏感組件。下面分析彈簧秤的工作原理。圖130所示為彈簧秤結(jié)構(gòu)示意圖。設(shè)不衡量物體時，彈簧秤彈簧長度為L

15、o，將質(zhì)量為m的物體掛在彈簧秤的小鉤上，彈簧秤在物體的重力W=mg作用下由Lo拉長到L，彈簧伸長后產(chǎn)生彈力，彈力與物體重量相相平衡時，固定在彈簧上的指針停止在標(biāo)牌的某刻度處。根據(jù)胡克定律可知：LLo=KW或 L=Kmg=K´m   (131)式(131)表明，彈性組件變形量的大小與物體的重力成正比。通過測量被秤量物體作用于彈性組件上的變形量，可實(shí)現(xiàn)物體的質(zhì)量計量。    三、力電電轉(zhuǎn)換原理        力電轉(zhuǎn)換原理是通過力電轉(zhuǎn)換組件將作用于其上的被測物體的重力按一定的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換為電

16、量（電壓、電流、頻率等）輸出，然后用測量顯示儀表將被測物體的質(zhì)量顯示出來。        由力電轉(zhuǎn)換組件構(gòu)成的衡器稱為電子衡器。電子衡器通常由稱重傳感器、顯示儀表和承重傳力系統(tǒng)構(gòu)成。稱重傳感器是電子衡器的核心，根據(jù)力電轉(zhuǎn)換組件的不同形式，常用的稱重傳感器形式有電阻應(yīng)變式稱重傳感器、電容式稱重傳感器、壓電式稱重傳感器等。    四、液壓原理        利用液體壓力傳遞的性質(zhì)，根據(jù)液面平衡、壓強(qiáng)相等原理，衡量得出質(zhì)量的大小。利用液壓原理制成的液壓秤并不多見

17、。第三節(jié)  衡器的分類衡器的種類繁多，其分類方法也不盡相同。本節(jié)介紹幾種常見的衡器分類方法。一、        按操作方式分類根據(jù)衡器的操作不同，把衡器分為非自動衡器和自動衡器兩類（見下表）。衡器分類表非自動衡器        桿枰        鉤秤、盤秤、戥秤        臺案秤        移動式杠桿秤、度盤臺案秤、電子臺案秤、彈簧度盤秤、光柵臺秤、計價秤、計數(shù)秤、機(jī)

18、電結(jié)合臺案秤、臺秤檢定器        地秤        固定式杠桿秤、電子地秤、度盤地秤、機(jī)電結(jié)合秤、光柵秤        吊秤        機(jī)械吊秤、電子吊秤        專用秤        體重秤、嬰兒秤、郵件秤、包裹秤、行李秤、打包秤、售糧秤、病床秤、飛機(jī)秤、定時秤        軌道衡  &

19、#160;     機(jī)械靜態(tài)軌道衡、靜態(tài)電子軌道衡、義盤軌道衡、光柵數(shù)顯軌道衡        容器秤        自動衡器        皮帶秤        渡輪式機(jī)械皮帶秤、電子皮帶秤、核子皮帶秤        定量打包秤        定量包裝秤、定量罐裝秤、重力式自動裝料秤、自動定量秤      &

20、#160; 自動料斗秤        自動料斗秤、自動配料秤        自動檢驗(yàn)分選秤        自動稱重檢驗(yàn)秤、自動重量分選秤        自動軌道衡        動態(tài)稱量軌道衡        其它專用自動秤        1非自動動衡器非自動衡器，又稱非自動秤，它是指在稱量過程中需要人員操作（例如向承載

21、器加放或卸去載荷或取得結(jié)果）的秤。對此類秤的指示或打印的稱量結(jié)果均用“示值”一詞來表述，是可以直接觀察的。目前制造和使用的衡器95%以上屬于非自動衡器。2自動衡器自動衡器，是指在稱量過程中無需操作者干預(yù)就可獲得稱量結(jié)果的衡器，例如皮帶秤、自動定量秤、電磁吸盤吊秤及自動軌道等。非自動秤可以是自動指示的和非自動指示的。非自動指示秤是指完全靠人員員操作來取得平衡位置的秤。主要包括各種機(jī)械杠桿秤，如移動式的案秤、臺秤；固定式的地秤、機(jī)械吊秤等。需要靠操作者向承重板上加、卸載茶荷以及移動游鉈或加放增鉈才能得到稱量結(jié)果。自動指示秤是指無人人操作即可取得平衡位置和稱量結(jié)果的秤。例如電子計價秤、電子汽車秤、度

22、盤秤等，只要操作者將重物加放在秤盤或承重臺上，衡器再無需人員操作，便能自動達(dá)到平衡，并將稱量結(jié)果指示出來。這里需要說明的是自動衡器和自動指示秤是兩個不同的概念，不能將自動指示秤誤認(rèn)為自動衡器。非自動秤按指示方式不同，又可分為仿真指示秤和數(shù)字指示秤。模擬指示秤，指以彈簧或機(jī)械杠桿為稱重組件，由指針和度盤指示的秤，如彈簧度盤秤、度盤秤等。數(shù)字指示秤，指裝有電子裝置的秤，如電子計價秤、電子臺秤、固定式臺秤、固定式電子秤等。這些電子秤的稱量結(jié)果均以數(shù)字形式指示。二、        按準(zhǔn)確度等級分類非自動衡量儀器（包括天平和秤）的準(zhǔn)確度分為4個等級，即種準(zhǔn)確度級（

23、1級）；高準(zhǔn)確度級（2級）；中準(zhǔn)確度級（3級）；普通準(zhǔn)確度級（4級）。其中，特種準(zhǔn)確度級特指天平，而非自動秤的準(zhǔn)確度等級通常為3級和4級。非連續(xù)累計自動衡器共分為4個等級，即級、級、級、級。其中級和級相當(dāng)于3級秤，級和級相當(dāng)于4級秤。三、        按衡量原理分類按衡量原理的不同，衡器可分為杠桿原理式、彈性組件變形式、力電轉(zhuǎn)換式和液壓秤4類。四、        按用途分類按使用目的的不同，衡器可分為商用秤、工業(yè)秤和專用秤3類。1        商用秤一般用于商業(yè)流通領(lǐng)域，

24、屬商業(yè)貿(mào)易計量器具，如杠桿秤、案秤、臺秤、度盤秤、電子計價秤及軌道衡等。2        工業(yè)秤類一般用于礦山、冶金、機(jī)械、煉鋼、化工、紡織、輕工、交通運(yùn)輸?shù)炔块T，如地秤、定量秤、配料秤、電子吊秤、電子皮帶秤和稱量車等。3        專用秤類一般用于國防、礦山、冶金、機(jī)械、煉鋼、化工、紡織、輕工、交通運(yùn)輸?shù)炔块T，稱量（或配置）某種特定物質(zhì)，如比例秤、飛機(jī)秤、包裹秤及包裝秤等。五、        按管理性質(zhì)分類衡器按其管理性質(zhì)可分為強(qiáng)制管理衡器和非強(qiáng)制管理衡器兩類。1

25、60;       強(qiáng)制管理衡器按我國計量法規(guī)定，凡用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測等方面的衡器一律實(shí)行強(qiáng)制管理，即實(shí)行實(shí)行強(qiáng)制檢定。屬于強(qiáng)制檢定的衡器包括各種各樣的商業(yè)秤以及用于上述目的的各種衡器。2        非強(qiáng)制管理衡器3        除了強(qiáng)制管理衡器之外，用于其它目的或企業(yè)用于工藝過程的各種不同種類的衡器屬非強(qiáng)制管理衡器，不進(jìn)行強(qiáng)制檢定。此外，還可以按其結(jié)構(gòu)形式分為機(jī)械式秤、機(jī)電結(jié)合秤和電子秤三大類；按計量方式又可分為靜態(tài)計量衡器和動態(tài)計量衡器等等。第四節(jié)&#

26、160;  秤的計量特性和計量性能一、        秤的計量量特征秤的計量特征參數(shù)主要包括最大秤量、最小秤量、最大安全載荷、實(shí)際分度值、檢定分度值和檢定分度數(shù)等，下面分別予以介紹。1        最大秤量指不計算添加皮重在內(nèi)的最大秤量能力，用Emax表示。2        最小秤量指載荷少于該值時，稱量結(jié)果可能產(chǎn)生過大的相對誤差，用Emin表示。最小秤量又稱秤量下限，它與無效的稱量就形式上而言是同一問題，但實(shí)際上是有區(qū)別的。無效稱量，指在該秤量內(nèi)的稱量結(jié)果不可信

27、賴。而最小秤量則指秤量內(nèi)的稱量結(jié)果是否可以信賴，要根據(jù)被稱量對象所需要的準(zhǔn)確度而定。衡器最小秤量與最大秤量之間的范圍稱為衡器的稱量范圍，簡稱稱量范圍。3        實(shí)際分度值指以質(zhì)量為單位表示的下述數(shù)值：（1）        對模擬示值，系指相鄰兩個刻線對應(yīng)值之差。（2）        對數(shù)字示值，系指相鄰兩個示值之差。實(shí)際分度值用d表示。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定秤的設(shè)計制造實(shí)際分度值必須滿足1×10 kg，2×10 kg，5×10 kg的形式，其中k為

28、正整數(shù)、負(fù)數(shù)或零。4        檢定分度值系指用于對秤分級和檢定時使用的，以質(zhì)量單位表示的值，用e表示。檢定分度值是一個假定的值，不像實(shí)際分度值（d）那樣刻在標(biāo)尺上或出現(xiàn)在顯示器上，而只是在標(biāo)尺上或銘牌上加以標(biāo)志。假定一個檢定分度值的目的一是為了劃分準(zhǔn)確度等級，二是為了用于在檢定時確定允許誤差。E雖是假定的，卻不是任意的，它受d的制約。E和d之間存在下述關(guān)系：（1）        在有刻度而無輔助指示裝置的衡量儀器上，e=d。如分度值等于100g，檢定分度值（e）也必須要等于100g。在無刻度的衡量儀器上，e是

29、由制造廠根據(jù)準(zhǔn)確度等級等參數(shù)確定的。（2）        在具有輔助指示裝置的1級、2級衡量儀器上，則要求de10d，且e=10 kg式中，k為正、負(fù)整數(shù)或零。5        檢定分度數(shù)系指最大秤量與檢定分度值之商，用n表示。                         n=Emax/e需要注意的是，不要把檢定分度數(shù)簡單理解為必須在標(biāo)尺上或度盤上全部刻

30、出來的分度個數(shù)。對標(biāo)尺秤來說，標(biāo)尺分度數(shù)是真實(shí)存在的，其它情況下檢定分度數(shù)僅是一個計算值，不代表標(biāo)尺上實(shí)有的分度數(shù)目。6        秤的誤差（1）        示值誤差秤的示值與質(zhì)量約定· qinqin寶寶 (2008-10-16 11:24:10)以上是衡器內(nèi)的培訓(xùn)教材.如需長度.電學(xué)方面的計量教材.可與我聯(lián)系.樓主給我加分吧.嘿嘿. · duomeiti (2008-10-17 10:35:03)1   適用范圍適用于SEW工作計量器具和計量標(biāo)準(zhǔn)器具。其目的是正確選

31、配計量器具，保證處于合理配置、使用狀態(tài)。2   配置原則從測量特性、技術(shù)特性、經(jīng)濟(jì)特性等因素進(jìn)行考慮，其中最關(guān)鍵的是測量特性的選擇，特別是不確定度是保證測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的首要條件。即在不確定度滿足預(yù)期使用條件下，還應(yīng)考慮其它測量特性，如穩(wěn)定度、量程、分辨力，同時還應(yīng)考慮成本、檢定校正方法以及使用維護(hù)方便性等條件。配置數(shù)量應(yīng)把握尺度，符合檢測業(yè)務(wù)需要，避免配置過量或不適用計量器具導(dǎo)致閑置、浪費(fèi)公司財產(chǎn)。一般小型量具專人專用，中性、大型精密貴重量具可配置12件。 3   術(shù)語定義3.1  不確定度：指與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，表征合理地賦予被測量之值的分散性。參數(shù)值無符