CN108871541B - 称量测控合成法及加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及质量的称量和电子秤的各项误差检定/校准技术领域，具体涉及一种称量测控合成法及加载装置；通过将加载装置连接所用数字指示秤，并连接机械加载器、配载块或称重合成器、配载块，从而完成合成质量∆m的计算，然后再根据M1=f+0.5e‑∆m‑f0‑fc或M2=f+0.5e‑∆m‑f0计算出合成后的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值；本发明修正零位误差准确度可提高约30%，当示值、零位两误差可修正，则提高60％以上，该准确度基本接近于普通天平测量的准确度；使得大面广的在用秤能够自动的较准确的实现机电一体化称量，较方便的一次性完成称量，并获得较高准确的称量，能够使所涉及的方法、技术、工艺、规范等方面较好的满足要求；在贸易方面它会使称量准确度提高。
Description
技术领域
本发明涉及质量的称量和电子秤的各项误差检定/校准技术领域，具体涉及一种称量测控合成法及加载装置。
背景技术
目前，国内外称量各类物质的质量范围通常为(0－60)t，多数采用数字指示秤(以下简称秤)直接称量。采用直接称量法存在三方面的问题和缺点：1)所用秤的误差得不到修正。2)称量时会引入数显化整误差，它随着分度值d的增大引入的误差也越大：最大时为1/2分度值d。3)当称量大于30kg需要较高准确度称量时，现有的称不能满足要求。采用电子秤称量时存在两个问题：一方面是其价格昂贵，另一方面是国内很少生产大于30kg称量的电子天平。以上现状大大的制约了日益发展的国民经济建设对准确称量的迫切需求。
解决这些问题遇到的困难：1)秤检定时仅给出500e、200e、大于2000e各称量点是否满足所对应的最大允许误差：并不能给出用户常用的某一个称量区间或某几个称量区间的具体误差值。因此，称量误差很难修正，也影响了称量的准确度。2)秤的分度值数显化整误差对秤的准确称量具有一定的影响，分度值越大，数显化整误差越明显。现在有生产企业制造装有扩展显示装置的秤，其实际分度值d不大于0.2e(检定分度值)。从表象看是平，是大大减小了分度值数显化整误差，而实际情况是其分辩力一般达不到这种精度。通常中准确度的秤的分辨力一般1/3000，当达到0.2e数量时，其分辨力约为1/10000，这几乎是不可能的，在检定秤时鉴别阈就不可能合格。3)有些企业对秤的检定周期缩短，增加检定频次。这种措施在特续保证秤的准确度合格方面是一种好方式，但对于提高其称量准确度收益不大。
发明内容
本发明为解决数字指示秤的分度值数显化整误差对秤的准确称量造成影响，导致待测物的称量实际值的准确度较低的问题以及如何在成本低、简单容易的条件下提高普通数字指示秤的称量准确度，提供一种称量测控合成法及加载装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种称量测控合成加载装置，包括装置座，所述装置座的一侧的底部连接有装置固定连接套，所述装置座的底部连接有水平设置的底板；所述装置座的底板上安装有呈形的加载座，加载座的顶部连接有电机，所述加载座包括两个水平设置的上下两个横板和固定连接在上下两横板同侧的竖板，加载座的竖板通过加载座紧固螺栓与不连接装置固定连接套的装置座一侧连接，加载座的上下两个横板均开有通孔；
所述电机)输出端朝下且连接有减速器，所述减速器下端的输出轴套设有传力丝杠定位螺母，所述传力丝杠定位螺母与减速器下端的输出轴之间通过减速器轴联接螺丝固定，传力丝杠定位螺母的下端穿过加载座的上横板的通孔，所述传力丝杠定位螺母内旋配有传力丝杠，传力丝杠均穿过加载座的上下两个横板的通孔并穿过装置座的底板，位于传力丝杠定位螺母与加载座下横板之间的传力丝杠的外侧套设有传力座，所述传力座包括一体成形的上下两部分，上部的宽度大于加载座的下横板的通孔的宽度，下部嵌装在加载座的下横板的通孔中，传力座的底部穿过加载座的下横板和装置座的底板，所述传力座的底部还旋配有用于紧固传力座的传力座紧固螺母；
所述传力丝杠仅上半部设有外螺纹且下半部开有传力丝杠导向槽，与传力丝杠导向槽相对的传力座侧壁上开有孔并在开孔处插入伸入至传力丝杠导向槽内部的传力丝杠导向槽螺栓；
所述加载装置还包括单独的且配套使用的称重合成器以及放置在称重合成器上的配载块。
上述装置的工作过称为：将装置固定连接套通过装置连接紧固螺栓与所用数字指示秤的支撑座连接并保证测控合成加载装置处于悬空状态，然后电机接通电源工作，减速器下端的输出轴转动，带动传力丝杠定位螺母转动，由于与传力丝杠定位螺母旋配的传力丝杠下端的传力丝杠导向槽以及伸入至槽内部的传力丝杠导向槽螺栓的作用，使得传力丝杠只能做竖值方向的上下移动且上下活动的范围为传力丝杠导向槽的高度。当传力丝杠下方放置称重合成器和加载块时，传力丝杠向动称重合成器和所用数字指示秤施力从而完成测控合成。
进一步的，所述电机的一端连接有电机垫座，所述电机垫座通过电机座紧固螺栓与加载座的竖板连接，所述电机垫座与电机之间还设置有减震垫。
进一步的，与加载座紧固螺栓相对的一侧的加载座的竖板上分别设置有第一调平螺栓、第二调节螺栓和第三调节螺栓；加载座的下横板上还设置有用于辅助调平的水准泡；所述装置座的底板上还设置有第一加载座调平螺栓、第二加载座调平螺栓和第三加载座调平螺栓。
将装置固定连接套通过装置连接紧固螺栓与所用数字指示秤的支撑座连接并保证测控合成加载装置处于悬空状态后，可以通过调节第一、第二、第三调节螺栓以及第一加载座调平螺栓、第二加载座调平螺栓和第三加载座调节螺栓，并观察水准泡调平加载座；
进一步的，所述传力丝杠的下部还连接有机械加载器，所述机械加载器包括最外侧的加载器套，所述加载器套的顶部盖合有加载器连接帽，加载器连接帽的顶部设置有连接传力丝杠的连接端，所述加载器连接帽还通过连接导向杆紧固螺栓连接有伸入至机械加载器内部的导向杆；加载器套的内侧设置有隔离套，隔离套的内壁上等间距设置有n个水平设置的呈环形的加载码架，所述加载码架的外侧与隔离套的内壁固定连接，所述导向杆的外侧等间距的也套设有n个加载码，n≥1；所述加载码包括一体成形的上圆柱体和下圆柱体，上圆柱体的直径大于加载码架的内环的直径，下圆柱体的直径小于加载码架的内环的直径，加载码的上圆柱体搭设在加载码架上；所述导向杆的底部位于最下端的加载码的上圆柱体部分，且导向杆的底部与最下端的加载码的底部的间距大于n倍的相邻两个加载码的间距；所述加载器套的底部开口；所述加载码的质量为待校正秤分度值的(0.05-0.1)e，所有加载码的总质量应不小于待校正秤的分度值e，每个加载码的质量符合国家砝码标准系列。
第一种称量测控合成法，采用上述的加载装置来实现，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：
P＝f+0.5e-Δm(I)
M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)
其中P--秤化整前的示值
e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)
f--秤的示值
Δm--合成质量
f0--零位误差
fc--秤的示值误差
M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称II类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；
M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--II类称量合成法得到的待测物的称量实际值
上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；
所述Δm即合成质量采用如下方法测得：
首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓连接在所用数字指示秤的支座上并保证测控合成加载装置的传力丝杠处于悬空状态，再将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤台面放置称重合成器，称重合成器上放置配载块；所述称重合成器还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；称重合成器的分度值ei为所用数字指示秤的(0.02～0.1)e，并使分度值ei的值满足从1x10k 2x10k、5x10k，K为正负整数或零，ei是整数的表示形式；
称重合成器和配载块放置在所用数字指示秤台面后首先对所用数字指示秤清零，然后将待测物也放置在所用数字指示秤台面上进行称量，所用数字指示秤显示秤的示值f；
然后，动力源接到控制器指令后电机联动减速器开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；并带动称重合成器向所用数字指示秤施力；随着施力的增大，所用数字指示秤的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作，称重合成器停止称量计量；同时称重合成器和所用数字指示秤向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与称重合成器的数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后的待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。
第二种称量测控合成法，采用上述的加载装置来实现，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：
P＝f+0.5e-Δm(I)
M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)
其中P--秤化整前的示值
e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)
f--秤的示值
Δm--合成质量
f0--零位误差
fc--秤的示值误差
M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称II类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；
M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--II类称量合成法得到的待测物的称量实际值
上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；
所述Δm即合成质量采用如下方法测得：
首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓连接在所用数字指示秤的支座上并保证测控合成加载装置处于悬空状态，把称重合成器的底座直接联接在测控合成加载装置的传力丝杠上，再将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤台面放置配载块；所述称重合成器还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；称重合成器的分度值ei为所用数字指示秤的(0.02～0.1)e，并使分度值ei的值满足从1x10k 2x10k、5x10k，K为正负整数或零，ei是整数的表示形式；
待测物放置在所用数字指示秤23台面上进行称量，所用数字指示秤显示秤的示值f；
然后，动力源接到控制器指令后电机联动减速器开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；由传力丝杠带动称重合成器向所用数字指示秤施力；随着施力的增大，所用数字指示秤的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作，称重合成器停止称量计量；同时称重合成器和所用数字指示秤向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与称重合成器的数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后的待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。
第三种称量测控合成法，采用上述的加载装置的机械加载器来实现，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：
P＝f+0.5e-Δm(I)
M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)
其中P--秤化整前的示值
e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)
f--秤的示值
Δm--合成质量
f0--零位误差
fc--秤的示值误差
M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称II类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；
M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--II类称量合成法得到的待测物的称量实际值
上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；
所述Δm即合成质量采用如下方法测得：
首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓连接在所用数字指示秤的支座上并保证测控合成加载装置处于悬空状态，机械加载器通过连接传力丝杠的紧固螺栓与传力丝杠的底部连接，将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤台面放置配载块；所述机械加载器还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；
配载块放置在所用数字指示秤台面后首先对所用数字指示秤清零，然后将待测物也放置在所用数字指示秤台面上进行称量，所用数字指示秤显示秤的示值f；
然后，动力源接到控制器指令后电机联动减速器开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；由传力丝杠带动机械加载器向下移动，加载码顺次掉在配载块上；当若干个加载码掉在配载块上后，所用数字指示秤的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作；同时机械加载器和所用数字指示秤向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与加载码的总重量数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明解决了数字指示秤的分度值数显化整误差对秤的准确称量造成影响的问题，提高了使用数字指示秤时待测物的称量实际值的准确度。本发明修正零位误差准确度可提高约30％，当示值、零位两误差可修正，则提高60％以上，该准确度基本接近普通天平测量的准确度；使得所用数字指示秤在称量时，使得大面广的在用秤能够自动的较准确的实现机电一体化称量，较方便的一次性完成称量，它使得在用秤获得较高准确的称量，相比采用的增加检定/校准信步频次或选用适宜的天平的困难性要更容易、更方便。本方法适用于所有数字指示秤的校正称量，在科研生产中只有较高准确度称量需求时，它能够使所涉及的方法、技术、工艺、规范等方面较好的满足要求：促进科研、生产在国民经济建设中所应发挥的社会为效益。在贸易方面它会使称量准确度提高，体现在交易更公平、称重纠纷减少等方面的社会放益；使电子秤的检定/校准更准确更方便。
附图说明
图1为本发明称量测控合成加载装置的结构示意图。
图2为机械加载器的结构示意图。
图3为称量测控合成法的测控流程图。
图中标记如下：
1-电机座紧固螺栓，2-电机垫座，3-减震垫，4-电机，5-减速器，6-减速器轴联接螺丝，7-传力丝杠定位螺母，8-传力座，9-传力丝杠导向槽螺栓，10-传力丝杠导向槽，11-传力座紧固螺母，12-传力丝杠，13-第三加载座调平螺栓，14-第一加载座调平螺栓，15-第二加载座调平螺栓，16-水准泡，17-加载座，18-装置座，19-装置连接紧固螺栓，20-装置固定连接套，21-配载块，22-称重合成器，23-所用数字指示秤，24-连接传力丝杠的紧固螺栓，25-连接导向杆的紧固螺栓，26-加载器连接帽，27-加载器套，28-导向杆，29-隔离套，30-加载码，31-加载码架，32-加载座紧固螺栓，33-第一调平螺栓，34-第二调节螺栓，35-第三调节螺栓。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种称量测控合成加载装置，包括装置座18，所述装置座18的一侧的底部连接有装置固定连接套20，所述装置座18的底部连接有水平设置的底板；所述装置座18的底板上安装有呈形的加载座17，加载座17的顶部连接有电机4，所述加载座17包括两个水平设置的上下两个横板和固定连接在上下两横板同侧的竖板，加载座17的竖板通过加载座紧固螺栓32与不连接装置固定连接套20的装置座18一侧连接，加载座17的上下两个横板均开有通孔；
所述电机4)输出端朝下且连接有减速器5，所述减速器5下端的输出轴套设有传力丝杠定位螺母7，所述传力丝杠定位螺母7与减速器5下端的输出轴之间通过减速器轴联接螺丝6固定，传力丝杠定位螺母7的下端穿过加载座17的上横板的通孔，所述传力丝杠定位螺母7内旋配有传力丝杠12，传力丝杠12均穿过加载座17的上下两个横板的通孔并穿过装置座18的底板，位于传力丝杠定位螺母7与加载座17下横板之间的传力丝杠12的外侧套设有传力座8，所述传力座8包括一体成形的上下两部分，上部的宽度大于加载座17的下横板的通孔的宽度，下部嵌装在加载座17的下横板的通孔中，传力座8的底部穿过加载座17的下横板和装置座18的底板，所述传力座8的底部还旋配有用于紧固传力座8的传力座紧固螺母11；
所述传力丝杠12仅上半部设有外螺纹且下半部开有传力丝杠导向槽10，与传力丝杠导向槽10相对的传力座8侧壁上开有孔并在开孔处插入伸入至传力丝杠导向槽10内部的传力丝杠导向槽螺栓9；
所述加载装置还包括单独的且配套使用的称重合成器22以及放置在称重合成器22上的配载块21。
上述装置的工作过称为：将装置固定连接套通过装置连接紧固螺栓与所用数字指示秤的支撑座连接并保证测控合成加载装置处于悬空状态，然后电机接通电源工作，减速器下端的输出轴转动，带动传力丝杠定位螺母转动，由于与传力丝杠定位螺母旋配的传力丝杠下端的传力丝杠导向槽以及伸入至槽内部的传力丝杠导向槽螺栓的作用，使得传力丝杠只能做竖值方向的上下移动且上下活动的范围为传力丝杠导向槽的高度。当传力丝杠下方放置称重合成器和加载块时，传力丝杠向动称重合成器和所用数字指示秤施力从而完成测控合成。
进一步的，所述电机4的一端连接有电机垫座2，所述电机垫座2通过电机座紧固螺栓1与加载座17的竖板连接，所述电机垫座2与电机4之间还设置有减震垫3。
进一步的，与加载座紧固螺栓32相对的一侧的加载座17的竖板上分别设置有第一调平螺栓33、第二调节螺栓34和第三调节螺栓35；加载座17的下横板上还设置有用于辅助调平的水准泡16；所述装置座18的底板上还设置有第一加载座调平螺栓14、第二加载座调平螺栓15和第三加载座调平螺栓13。
将装置固定连接套20通过装置连接紧固螺栓19与所用数字指示秤23的支撑座连接并保证测控合成加载装置处于悬空状态后，可以通过调节第一、第二、第三调节螺栓以及第一加载座调平螺栓14、第二加载座调平螺栓15和第三加载座调节螺栓13，并观察水准泡调平加载座17；
进一步的，电机4为步进电机或伺服电机。
进一步的，称重合成器22为分度值ei为所用数字指示秤23的(0.02～0.1)e的数字指示秤。
进一步的，如图2所示，所述传力丝杠12的下部还连接有机械加载器，所述机械加载器包括最外侧的加载器套27，所述加载器套27的顶部盖合有加载器连接帽26，加载器连接帽26的顶部设置有连接传力丝杠12的连接端，所述加载器连接帽26还通过连接导向杆紧固螺栓25连接有伸入至机械加载器内部的导向杆28；加载器套27的内侧设置有隔离套29，隔离套29的内壁上等间距设置有n个水平设置的呈环形的加载码架31，所述加载码架31的外侧与隔离套29的内壁固定连接，所述导向杆28的外侧等间距的也套设有n个加载码30，n≥1；所述加载码30包括一体成形的上圆柱体和下圆柱体，上圆柱体的直径大于加载码架31的内环的直径，下圆柱体的直径小于加载码架31的内环的直径，加载码30的上圆柱体搭设在加载码架31上；所述导向杆28的底部位于最下端的加载码30的上圆柱体部分，且导向杆28的底部与最下端的加载码30的底部的间距大于n倍的相邻两个加载码30的间距；所述加载器套27的底部开口；所述加载码30的质量为待校正秤分度值的(0.05-0.1)e，所有加载码30的总质量应不小于待校正秤的分度值e，每个加载码的了质量符合国家砝码标准系列。
第一种称量测控合成法，采用上述的加载装置来实现，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：
P＝f+0.5e-Δm(I)
M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)
其中P--秤化整前的示值
e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)
f--秤的示值
Δm--合成质量
f0--零位误差
fc--秤的示值误差
M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称II类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；
M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--II类称量合成法得到的待测物的称量实际值
上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；
所述Δm即合成质量采用如下方法测得：
首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓19连接在所用数字指示秤23的支座上并保证测控合成加载装置的传力丝杠12处于悬空状态，再将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤23台面放置称重合成器22，称重合成器22上放置配载块21；所述称重合成器22还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；称重合成器22的分度值ei为所用数字指示秤23的(0.02～0.1)e，并使分度值ei的值满足从1x10k 2x10k、5x10k，K为正负整数或零，ei是整数的表示形式；
称重合成器22和配载块21放置在所用数字指示秤23台面后首先对所用数字指示秤23清零，然后将待测物也放置在所用数字指示秤23台面上进行称量，所用数字指示秤23显示秤的示值f；
然后，动力源接到控制器指令后电机4联动减速器6开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；并带动称重合成器22向所用数字指示秤23施力；随着施力的增大，所用数字指示秤23的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作，称重合成器停止称量计量；同时称重合成器22和所用数字指示秤23向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与称重合成器22的数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后的待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。
第二种称量测控合成法，采用上述的加载装置来实现，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：
P＝f+0.5e-Δm(I)
M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)
其中P--秤化整前的示值
e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)
f--秤的示值
Δm--合成质量
f0--零位误差
fc--秤的示值误差
M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称II类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；
M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--II类称量合成法得到的待测物的称量实际值
上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；
所述Δm即合成质量采用如下方法测得：
首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓19连接在所用数字指示秤23的支座上并保证测控合成加载装置处于悬空状态，把称重合成器22的底座直接联接在测控合成加载装置的传力丝杠12上，再将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤23台面放置配载块21；所述称重合成器22还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；称重合成器22的分度值ei为所用数字指示秤的(0.02～0.1)e，并使分度值ei的值满足从1x10k2x10k、5x10k，K为正负整数或零，ei是整数的表示形式；
待测物放置在所用数字指示秤23台面上进行称量，所用数字指示秤23显示秤的示值f；
然后，动力源接到控制器指令后电机4联动减速器6开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；由传力丝杠12带动称重合成器22向所用数字指示秤23施力；随着施力的增大，所用数字指示秤23的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作，称重合成器22停止称量计量；同时称重合成器22和所用数字指示秤23向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与称重合成器22的数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝
f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后的待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。
第三种称量测控合成法，采用上述的加载装置的机械加载器来实现，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：
P＝f+0.5e-Δm(I)
M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)
其中P--秤化整前的示值
e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)
f--秤的示值
Δm--合成质量
f0--零位误差
fc--秤的示值误差
M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
由上述公式(2)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称II类称量合成法，由公式(II)转换为以下合式(III)；
M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--II类称量合成法得到的待测物的称量实际值
上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；
所述Δm即合成质量采用如下方法测得：
首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓19连接在所用数字指示秤23的支座上并保证测控合成加载装置处于悬空状态，机械加载器通过连接传力丝杠的紧固螺栓24与传力丝杠12的底部连接，将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤23台面放置配载块21；所述机械加载器还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；
配载块21放置在所用数字指示秤23台面后首先对所用数字指示秤23清零，然后将待测物也放置在所用数字指示秤23台面上进行称量，所用数字指示秤23显示秤的示值f；
然后，动力源接到控制器指令后电机4联动减速器6开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；由传力丝杠12带动机械加载器向下移动，加载码30顺次掉在配载块21上；当若干个加载码30掉在配载块21上后，所用数字指示秤23的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作；同时机械加载器和所用数字指示秤23向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与加载码的总重量数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(Π)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。
第一种方法和第二种方法的主要区别是：第一种是直接放置于所用数字指示秤23台面上后再对秤清零，它不会使加载装置再增加称重合成器22的载荷，使加载装置能较平稳的运行。第二种方法是通过称重合成器22的底座与加载装置连接在一起时，加大了加载装置的负荷。此时要特别注意加载器的运行的稳定性。
举例说明：
使用测量范围(1-100kg)、分被值e＝d＝50g的所用数字指示秤23进行称量合成时，分度值的选择。
第三种方法
加载码的总质量为50g，每个加载码取分变值50g的0.05倍，则加载码的质量为2.5g，该质量数不在国家砝码系列列中，经圆整后其质量为2g，取25个加载码就满足不小于在用秤分度值e＝50g的要求。
第一种和第二种方法：
称重合成器22的测量范国应不小于在用秤分度值50g，测量范围为Ki(O～50)g，当Ki＝1时，正好为50g已达到测量范围的最上限。这种情况会影响测量上限的测量准确度，应选ki＝2，些时测量上限为100g能满足测量准确度。称重系统的分变值ei应为在用陈分度值e的1/50，则ei＝1g，满足1x10k为整数的要求。
1、称量合成法相对于直接称量法的准确度具有明显提高。由相关主要误差引入的测量不确定度简要的对测控方法进行分析评定及比较：
1)直接称量法
主要误差引入的标准不确定度：
①最大示值误差引入的标准不确定度1.5e是检定规程中规定的示值最大允许误差，(k为包含因子)，e是秤的尖顶分度值(以下类同)。
②重复性误差引入的标准不确定度1.0e是规程规定的重复性最大允许误差，
③偏载误差引入的标准不确定度1.0e是规程规定的偏载最大允许误差。它是极限状态下一个传感器承载造成的误差。在日常称量过程中，偏载一般不会超过检定所施载荷50％，承载的传感器也不会少于2个。因此，在称量过程中偏载最大误差不超0.3e，
④数显化整引入的标准不确定度0.5e是数显化整决定的，
⑤零位误差引入的标准不确定度0.25e是检定规程规定的零位最大允许误差，
⑥其它影响量引入的测量不确定度可忽略不计。
合成标准不确定度uC1
扩展不确定度U1
U1＝k1uC1＝2e,其中k1＝2。
2)I类称量合成法
I类称量合成时秤的示值误差、零位误差已修正；仅存在重复性、偏载、数显化整三个项误差引入的不确定度。评定如下：
①重复性误差引入的标准不确定度1.0e是规程规定的重复性最大允许误差，
②偏载误差引入的标准不确定度
③称量合成器的化整误差引入的标准不确定度
合成标准不确定度uC2
扩展不确定度U2
U2＝k2uC2＝0.72e,其中k2＝2。
II类称量合成法时，秤的示值误差不能修正，秤的零位误差可以修正(零位误差使用部分很容易获得)。各误差引入的不确定度评定：
①最大示值误差引入的标准不确定度
②重复性误差引入的标准不确定度
③称量合成器读数化整误差引入的标准不确定度
④偏载误差引入的标准不确定度
合成标准不确定度uC3
扩展不确定度U3
U3＝k3uC3＝1.9e,其中k3＝2。
由以上测量不确定度评定可知：直接称量时的扩展确定变U1＝2e。I类称量合成法时，示值和零位误差均可修正，其扩展不确定话U2＝0.72e，II类称量合成法时，示值误差未修正，其扩展不确定度U3＝1.9e。
通过U1与U2比较可知：U2≈U1/3，U2相对U1的准确度提高60％以上，U2相对于最大称量(3000e)的比率为2.4/10000,U1相对于最大称量的比率为6.7/10000。评定U2时，其重复性误差按最大1.0e估算。当秤的计量特性比较好的情况下，重复性误差控制在0.5e以下并不困难。当重复性为0.5e时，U2＝0.5e，相对比率为1.7/10000，基本近接普通秤的准确度。
通过U1与U3比较可知：U3≈U3，从数量看没有提高称量的准确度。造成这种情况的主要原因是：秤的最大允许示值误差不能修正，而且它是评定不确定度的主要来源，数值也很大，影响十分显著。在它的作用下，数显化整合零位误差修正对减小测量误差的明显效果没能真正体现。下面对其说明如下：
在不考虑秤的其它最大允许误差的情况下，直接测量时，两项的扩展不确定度
称量合成法时，零位误差已修正，其引入的测量不确定度可忽略，仅有数显化整误差了引入的不确定度U2，则
由此可知：U5＝U4/10，在称量物质的质量时，U5对测量相关误差的减小具有明效果。
举例说明：当秤的检定分度值e＝50g时，U5＝30g、U4＝3g，可认为零位差、数显化整误差对测量结果不准确的影响分别为30g和3g，两者之差为27g即是提高的实际量值。
当秤的检定分度值e＝20Kg时，U4＝12kg、U5＝1.2kg，可认为零位差、数显化整误差对测量结果不准确的影响分别为12kg和1.2kg，两者之差约为11kg即是提高的实际量值。
即是相对于提高的准确度，Δ相对于直接称量的扩展不确定度U1的相对提高比例为
以上分析，评定充分说明：即使秤的示值误差未能修正，称量合成法，仍然能在提高测量准确度方面具有明显的效果。
称量测控合成法它使得大面广的在用秤能够自动的较准确的实现机电一体化称量。相关特性的效果如下：
1)准确度
它虽然仅能接近普通平的准确度，但是，在提高日常物质的称量准确度方面具有明显的效果。
2)方便性：
由于它采用机电一体化并与在用秤联接共同工作，在用秤在称量时，较方便的一次性完成称量，它使得在用秤获得较高准确的称量，采用的增加检定/校准信步频次或选用适宜的天平的困难性要更容易、更方便。
3)廉价性
它比在用秤直接称量的投资会大一些，但比其可观的收益而讲微不足道(以下有实例说明)。它比投资购置天平的价格也较廉价。
4)称量范围大
它与在用秤的称量范围是一致的，几乎涵盖了所有的称量。它不像天平称量大于30kg就很难选择。
3社会和经济放益
在科矿生产中只有较高准确度称量需求时，它能够使所涉及的方法、技术、工艺、规范等方面较好的满足要求：促进科研、生产在国民经济建设中所所应发挥的社会为效益。在贸易方面它会使称量准确度提高，体现在交易更公平、称重纠纷减少等方面的社会放益。
依据前面不确定度的评价可知知，称量合成法，对称量准确度的提高具有明显效果，产生的经济效益也是十分可观。
下面举一实例说明：
某一铝业生产企业每年产量为40万吨，铝锭生产约24万吨，销售时每包的标称质量为1.2吨。企当使用的电子秤的最大称量为1.5吨，分度值e＝d＝0.5kg，24万吨共分为20万包。
1)直接称量法与I类称量合成法比较
①直接称量法的最大误差U1＝2e＝1.0kg，20万包产生的最大误为20X104kg，即200t。
②I类称量合成法的最大误差U2＝0.72e＝0.36kg，20万包产生的最大误为7.2X104kg，即72t。
③两者之差约为130t，铝锭每吨的价格约1.37元，其降耗的收益约为170万元。其降耗的收益约为170万元。
2)直接称量法与II类称量合成法比较
①直接称量法的最大误差U4＝0.6e＝0.3kg，20万包产生的最大误为6X104kg，即60t。
②II类称量合成法的最大误差U5＝0.06e＝0.03kg，20万包产生的最大误为6X103kg，即6t。
③两者之差约为54t，降耗的收益约为70万元。
两者之差为54t降耗收益约为70万元。
由以上的分析，估算其降耗收益十分显著，如若在全国范围国内有较大的使用称的单位，采用称量合成法的经济效益和社会效益是非常可观的。
4、使电子秤的检定/校准更准确更方便
由于采用了机电一体化的形式对电子秤的检定/校准方面会产生两大益处。
1)在检定/校准过程中，各项误差都需要通过数显化整误差的确定来获得各项误差，该方法在确定数显化整方面对的准确度的提高只有明显效果，前面的论述足以证明。
2.在检定校准时使很多人工操作，变为机电一体化的自动操作，使其更方便快捷的完成检/校工作。
Claims (7)
1.一种称量测控合成加载装置，其特征在于，包括装置座(18)，所述装置座(18)的一侧的底部连接有装置固定连接套(20)，所述装置座(18)的底部连接有水平设置的底板；所述装置座(18)的底板上安装有呈形的加载座(17)，加载座(17)的顶部连接有电机(4)，所述加载座(17)包括两个水平设置的上下两个横板和固定连接在上下两横板同侧的竖板，加载座(17)的竖板通过加载座紧固螺栓(32)与不连接装置固定连接套(20)的装置座(18)一侧连接，加载座(17)的上下两个横板均开有通孔；
所述电机(4)输出端朝下且连接有减速器(5)，所述减速器(5)下端的输出轴套设有传力丝杠定位螺母(7)，所述传力丝杠定位螺母(7)与减速器(5)下端的输出轴之间通过减速器轴联接螺丝(6)固定，传力丝杠定位螺母(7)的下端穿过加载座(17)的上横板的通孔，所述传力丝杠定位螺母(7)内旋配有传力丝杠(12)，传力丝杠(12)均穿过加载座(17)的上下两个横板的通孔并穿过装置座(18)的底板，位于传力丝杠定位螺母(7)与加载座(17)下横板之间的传力丝杠(12)的外侧套设有传力座(8)，所述传力座(8)包括一体成形的上下两部分，上部的宽度大于加载座(17)的下横板的通孔的宽度，下部嵌装在加载座(17)的下横板的通孔中，传力座(8)的底部穿过加载座(17)的下横板和装置座(18)的底板，所述传力座(8)的底部还旋配有用于紧固传力座(8)的传力座紧固螺母(11)；
所述传力丝杠(12)仅上半部设有外螺纹且下半部开有传力丝杠导向槽(10)，与传力丝杠导向槽(10)相对的传力座(8)侧壁上开有孔并在开孔处插入伸入至传力丝杠导向槽(10)内部的传力丝杠导向槽螺栓(9)；
所述加载装置还包括单独的且配套使用的称重合成器(22)以及放置在称重合成器(22)上的配载块(21)，所述称重合成器(22)的分度值ei为所用数字指示秤(23)的(0.02～0.1)e。
2.根据权利要求1所述的称量测控合成加载装置，其特征在于，所述电机(4)的一端连接有电机垫座(2)，所述电机垫座(2)通过电机座紧固螺栓(1)与加载座(17)的竖板连接，所述电机垫座(2)与电机(4)之间还设置有减震垫(3)。
3.根据权利要求2所述的一种称量测控合成加载装置，其特征在于，与加载座紧固螺栓(32)相对的一侧的加载座(17)的竖板上分别设置有第一调平螺栓(33)、第二调节螺栓(34)和第三调节螺栓(35)；加载座(17)的下横板上还设置有用于辅助调平的水准泡(16)；所述装置座(18)的底板上还设置有第一加载座调平螺栓(14)、第二加载座调平螺栓(15)和第三加载座调平螺栓(13)。
4.根据权利要求3所述的一种称量测控合成加载装置，其特征在于，所述传力丝杠(12)的下部还连接有机械加载器，所述机械加载器包括最外侧的加载器套(27)，所述加载器套(27)的顶部盖合有加载器连接帽(26)，加载器连接帽(26)的顶部设置有连接传力丝杠(12)的连接端，所述加载器连接帽(26)还通过连接导向杆紧固螺栓(25)连接有伸入至机械加载器内部的导向杆(28)；加载器套(27)的内侧设置有隔离套(29)，隔离套(29)的内壁上等间距设置有n个水平设置的呈环形的加载码架(31)，所述加载码架(31)的外侧与隔离套(29)的内壁固定连接，所述导向杆(28)的外侧等间距的也套设有n个加载码(30)，n≥1；所述加载码(30)包括一体成形的上圆柱体和下圆柱体，上圆柱体的直径大于加载码架(31)的内环的直径，下圆柱体的直径小于加载码架(31)的内环的直径，加载码(30)的上圆柱体搭设在加载码架(31)上；所述导向杆(28)的底部位于最下端的加载码(30)的上圆柱体部分，且导向杆(28)的底部与最下端的加载码(30)的底部的间距大于n倍的相邻两个加载码(30)的间距；所述加载器套(27)的底部开口；所述加载码(30)的质量为待校正秤分度值的(0.05-0.1)e，所有加载码(30)的总质量应不小于待校正秤的分度值e，每个加载码的质量符合国家砝码标准系列。
5.一种称量测控合成法，采用如权利要求1所述的加载装置来实现，其特征在于，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：
P＝f+0.5e-Δm(I)
M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)
其中P--秤化整前的示值
e--检定分度值，e＝d，d-实际分度值，
f--秤的示值
Δm--合成质量
f0--零位误差
fc--秤的示值误差
M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称Ⅱ类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；
M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--Ⅱ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；
所述Δm即合成质量采用如下方法测得：
首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓(19)连接在所用数字指示秤(23)的支座上并保证测控合成加载装置的传力丝杠(12)处于悬空状态，再将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤(23)台面放置称重合成器(22)，称重合成器(22)上放置配载块(21)；所述称重合成器(22)还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；称重合成器(22)的分度值ei为所用数字指示秤(23)的(0.02～0.1)e，并使分度值ei的值满足1x10k、2x10k、5x10k，K为正负整数或零，ei是整数的表示形式；
称重合成器(22)和配载块(21)放置在所用数字指示秤(23)台面后首先对所用数字指示秤(23)清零，然后将待测物也放置在所用数字指示秤(23)台面上进行称量，所用数字指示秤(23)显示秤的示值f；
然后，动力源接到控制器指令后电机(4)联动减速器(6)开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；并带动称重合成器(22)向所用数字指示秤(23)施力；随着施力的增大，所用数字指示秤(23)的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作，称重合成器停止称量计量；同时称重合成器(22)和所用数字指示秤(23)向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与称重合成器(22)的数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后的待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。
6.一种称量测控合成法，采用如权利要求1所述的加载装置来实现，其特征在于，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：
P＝f+0.5e-Δm(I)
M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)
其中P--秤化整前的示值
e--检定分度值，e＝d，d-实际分度值，
f--秤的示值
Δm--合成质量
f0--零位误差
fc--秤的示值误差
M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称Ⅱ类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；
M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--Ⅱ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；
所述Δm即合成质量采用如下方法测得：
首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓(19)连接在所用数字指示秤(23)的支座上并保证测控合成加载装置处于悬空状态，把称重合成器(22)的底座直接联接在测控合成加载装置的传力丝杠(12)上，再将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤(23)台面放置配载块(21)；所述称重合成器(22)还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；称重合成器(22)的分度值ei为所用数字指示秤的(0.02～0.1)e，并使分度值ei的值满足1x10k、2x10k、5x10k，K为正负整数或零，ei是整数的表示形式；
待测物放置在所用数字指示秤(23)台面上进行称量，所用数字指示秤(23)显示秤的示值f；
然后，动力源接到控制器指令后电机(4)联动减速器(6)开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；由传力丝杠(12)带动称重合成器(22)向所用数字指示秤(23)施力；随着施力的增大，所用数字指示秤(23)的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作，称重合成器(22)停止称量计量；同时称重合成器(22)和所用数字指示秤(23)向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与称重合成器22的数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后的待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。
7.一种称量测控合成法，采用如权利要求4所述的加载装置来实现，其特征在于，对已知方向、大小的所用数字指示秤的的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：
P＝f+0.5e-Δm(I)
M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)
其中P--秤化整前的示值
e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)
f--秤的示值
Δm--合成质量
f0--零位误差
fc--秤的示值误差
M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
由上述公式(2)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称Ⅱ类称量合成法，由公式(II)转换为以下合式(III)；
M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--Ⅱ类称量合成法得到的待测物的称量实际值
上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；
所述Δm即合成质量采用如下方法测得：
首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓(19)连接在所用数字指示秤(23)的支座上并保证测控合成加载装置处于悬空状态，机械加载器通过连接传力丝杠的紧固螺栓(24)与传力丝杠(12)的底部连接，将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤(23)台面放置配载块(21)；所述机械加载器还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；
配载块(21)放置在所用数字指示秤(23)台面后首先对所用数字指示秤(23)清零，然后将待测物也放置在所用数字指示秤(23)台面上进行称量，所用数字指示秤(23)显示秤的示值f；
然后，动力源接到控制器指令后电机(4)联动减速器(6)开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；由传力丝杠(12)带动机械加载器向下移动，加载码(30)顺次掉在配载块(21)上；当若干个加载码(30)掉在配载块(21)上后，所用数字指示秤(23)的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作；同时机械加载器和所用数字指示秤(23)向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与加载码的总重量数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。
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