本文在提出電子秤稱重顯示器的最小檢定分度值、最大檢定分度數(shù)的基礎(chǔ)上， 進(jìn)而分析討論了它們的作用意義、典型應(yīng)用、實(shí)際檢測(cè)等問(wèn)題。

1.概述

電子秤稱重顯示器（以下簡(jiǎn)稱顯示器）猶如電子秤的頭腦，經(jīng)過(guò)對(duì)稱重傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行分析、判 斷、處理，不僅能把被稱物的重量值以數(shù)字形式準(zhǔn) 確地顯示出來(lái)，而且能完成置零、零點(diǎn)跟蹤、自檢、 校準(zhǔn)等控制功能。隨著單片微機(jī)、電子技術(shù)的推廣 應(yīng)用，顯示器獲得飛速發(fā)展，充滿活力，為電地磅 提高質(zhì)量性能、稱量自動(dòng)化、智能化作出了卓越貢 獻(xiàn)。

時(shí)下顯示器主要以量大面廣的電阻應(yīng)變式傳 感器為服務(wù)對(duì)象，它們占據(jù)了市場(chǎng)主流，不斷推陳 出新。它們的共同特點(diǎn)是:提供橋路激勵(lì)電源;采用 電壓比例測(cè)量；輸出電壓信號(hào)小，包括固定和可變 兩部分，范圍從幾毫伏到幾十毫伏；內(nèi)分辨力遠(yuǎn)遠(yuǎn) 髙于外顯分度值，最低不小于4倍；以kg、t等質(zhì)量 單位來(lái)標(biāo)度；分度值按1. 2. 5形式來(lái)顯示；4個(gè)準(zhǔn)確 度等級(jí)與非自動(dòng)衡器的相對(duì)應(yīng)；誤差不大于相應(yīng)衡 器的二分之一允差等。這些特點(diǎn)已逐漸為人們所認(rèn) 識(shí)、熟悉，它們?cè)谟嘘P(guān)的檢定規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)文件 中也有闡述。

2.兩個(gè)重要性能參數(shù)

1.最小檢定分度值(有時(shí)稱最高輸入靈敏度）

它是指顯示器對(duì)最小輸入電壓信號(hào)進(jìn)行如實(shí)的 顯示或反映能力，低于這個(gè)值，顯示將出現(xiàn)不穩(wěn)定或 產(chǎn)生過(guò)大誤差，超出規(guī)定要求。它代表顯示器的絕 對(duì)準(zhǔn)確度，可用符號(hào)Vamin表不，例如Vamin為 0. 3uV、luV、3uV等。很顯然，這個(gè)值越小，越有利于 提高與之相連衡器的鑒別力，保證精度。

2.最大檢定分度數(shù)

它是指顯示器在不變量程情況下，所允許的最大輸人電壓信號(hào)與最小檢定分度值Vamin之商。它 可用符號(hào)Namax表示，代表了顯示器的相對(duì)準(zhǔn)確 度，例如 Naman 為 10000、20000、40000 等，很顯然， 這個(gè)值越大，越有利于增大與之相連衡器的檢定分 度數(shù)，減小誤差。

顯示器不論是在生產(chǎn)制造過(guò)程中，還是在檢測(cè) 和使用中，它的這兩個(gè)重要性能參數(shù)時(shí)有被人忘記 或忽略的現(xiàn)象，例如出廠說(shuō)明沒(méi)有具體指標(biāo)，檢測(cè) 報(bào)告不給明確數(shù)據(jù)，導(dǎo)致使用選擇無(wú)參照或取舍依 據(jù)，這種現(xiàn)象應(yīng)該加以糾正和改變。

3.Vamin 和 Namax 的作用與意義

3.1顯示器質(zhì)量保證的關(guān)鍵核心性能參數(shù)

顯示器的內(nèi)在質(zhì)量通常由其計(jì)量要求與技術(shù) 要求兩個(gè)方面來(lái)概述。這集中體現(xiàn)在各自性能參數(shù) 和控制功能上。顯示器的性能參數(shù)上下有幾十項(xiàng)， 例如準(zhǔn)確度等級(jí)及允差、內(nèi)部分辨率、外顯分度數(shù)、 人端噪聲、輸人靈敏度、空秤和量程輸入電壓范圍、 非線性、重復(fù)性、時(shí)間漂移、工作溫度范圍、零點(diǎn)和 量程溫度系數(shù)、工作安全性（包括絕緣電阻、漏電 流、耐高壓）、抑制供電源變化能力（包括電壓瞬時(shí) 中斷或跌落、頻率波動(dòng)、竄人脈沖串）：以及抵抗高 頻場(chǎng)強(qiáng)、電荷放電、沖擊振動(dòng)等干擾影響；顯示器的 控制功能也有十幾項(xiàng)，例如置零、過(guò)零指示、零點(diǎn)跟 蹤、去皮、欠載或超載報(bào)瞥、參數(shù)設(shè)定、校準(zhǔn)修正、斷 電保護(hù)、程序自檢、錯(cuò)誤診斷、記憶存貯、輸出打印 等。在這些項(xiàng)目中，Vamin和Namax既作用顯著，至 關(guān)重要，又息息相通，關(guān)系密切。

首先，顯不器的Vamin越小，Namax越大，其準(zhǔn) 確度越高，誤差越小，輸人電壓范圍變寬，重復(fù)性變 好，非線性和人端噪聲變小等；同時(shí)為實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)控 制功能進(jìn)行穩(wěn)定，可靠地工作，也提出了進(jìn)一步的 要求。

其次，Vamin、Namax的數(shù)值大小將關(guān)系到適用 衡器的范圍、場(chǎng)合、狀況，例如都是準(zhǔn)確度3級(jí)顯示 器，有的 Vamino 為 0. 3|xv, Namax 為 50000,有的為 3(XV. 10000,結(jié)果兩者在實(shí)際運(yùn)用中迥然不同，前者 除了能適用III級(jí)衡器全部情況，還能適用n級(jí)衡器 部分情況;后者僅能適用III級(jí)衡器部分情況。有時(shí)， 對(duì)于檢定分度數(shù)n = 3000都難以滿足。詳見(jiàn)下面舉 例。

第三，顯不器Vamin、Namax的任何追趕或突 破，絕非輕而易舉，必須付出艱辛努力，思想要銳意進(jìn)取，百折不燒；技術(shù)要精益求精，獨(dú)辟溪徑；方法 要針對(duì)要害，一絲不茍；舉措要因事制宜，講求實(shí) 效，如此等等’堅(jiān)持不懈，最終會(huì)有結(jié)果，做出成績(jī)， 爭(zhēng)創(chuàng)先進(jìn)水平。

3.2Vamin、Namax與e、n之間的關(guān)系

如上所述，Vamin Namau分別顯不器的檢定分 度值，最大檢定分度數(shù)，用來(lái)表明電子秤的準(zhǔn)確程度， 而e、n分別最小的檢定分度值,檢定分度數(shù)，用來(lái)表 明電子秤的準(zhǔn)確程度，那么，它們之間有何聯(lián)系呢？

眾所周知，非自動(dòng)衡器根據(jù)e、n劃分了四個(gè)準(zhǔn)確 度等級(jí),又在每個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)中分成低、中、高三個(gè)稱 量段，各稱量段首次或周期檢定所對(duì)應(yīng)的允差為±5e、± le、± 1. 5e;作為與之配套的顯不器，也對(duì)應(yīng) 分為四個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)，它們各自的允差為衡器二分之 —允差，分別是±0. 25e、±0. 5e、±0. 75e0這里有兩 個(gè)關(guān)系值得特別注意:一是電子秤在中稱量段的允差與 其檢定分度值之間1:1關(guān)系;二是顯示器在低稱量段 的允差為電子秤檢定分度值之間為1:4關(guān)系。借鑒、參 照這兩個(gè)關(guān)系，不禁想到，將顯示器最小檢定分度值 確定為與其低稱量段的允差相同，理由闡述如下：

首先，由于顯示器的最小檢定分度值與低稱量 段的允差一樣，而中稱量段充差為這段允差的2倍 ，髙稱量段允差為這段允差的3倍。如果低稱量段較 小允差獲得滿足，那么整個(gè)稱量范圍就會(huì)沒(méi)有問(wèn) 題。

其次，顯示器在低稱量段范圍，包括固定和可 變兩部分測(cè)試信號(hào)，其固定部分是秤臺(tái)自重等信 號(hào)，可變部分是低稱量段的量程信號(hào)。固定部分信 號(hào)幾乎在所有地磅中存在，盡管它們大小不 一，但大多超過(guò)可變部分信號(hào),有的能達(dá)到幾十倍。 在顯示器中，雖然固定部分信號(hào)不用顯示出來(lái)，可 是它的誤差要達(dá)到量程部分信號(hào)規(guī)定允差。因此， 顯示器的相對(duì)誤差，隨著固定部分信號(hào)幅值加大而 變小，要求越加嚴(yán)格、精確。例如m級(jí)秤的顯示器， 其低稱量段范圍的量程部分信號(hào)為0~500e,若固定部分信號(hào)分別為0、1500e. 4500e、9500e時(shí)，則它 們所對(duì)應(yīng)的相對(duì)誤差為5 x 10M. 25 x 10 4、0. 5 x 10-4、0. 25 x 10-4o這相對(duì)誤差0. 25 x 10-4的顯示 器，它被用于自重、皮重等為9500e、量程僅為ID級(jí) 電子衡器0~500e。

第三，當(dāng)知道顯不器的Vamin和Namax后，可 以通過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算，獲取地磅檢定分度值e的最 小電壓信號(hào)值，檢定分度數(shù)n的適應(yīng)范圍；同時(shí)能 對(duì)配套稱重傳感的性能參數(shù)如它的種類(lèi)形式、靈敏 度、供橋電壓、使用載荷等提出參考意見(jiàn)。或者反過(guò) 來(lái)，知道地磅n、e的電壓信號(hào)值以及稱重傳感 器有關(guān)性能參數(shù)后，確定選擇顯示器的Vamin、Na- max。例如有兩臺(tái)顯不器，Vamin分別為0. 3pv、 1.5(XV, Namax分別為50000、10000。則前者適于地磅nh 10000. e的電壓信號(hào)值后者適 于“2500、e的電壓信號(hào)值否則8會(huì)超差 或難以穩(wěn)定工作。

第四，顯示器各準(zhǔn)確度等級(jí)的最大檢定分度數(shù) Namax為各相應(yīng)等級(jí)的地磅最大檢定分度數(shù) Namax的4倍,相當(dāng)將其拉長(zhǎng)變大,這樣有利于精雕 細(xì)刻，提髙產(chǎn)品質(zhì)量；顯示器各準(zhǔn)確度等級(jí)的允差， 在低、中、髙各稱量段分別為lVamin、2Vamin? 3Vamin,它們無(wú)小數(shù)或分?jǐn)?shù)，容易記憶，計(jì)算方便， 運(yùn)用快捷。常用準(zhǔn)確度③級(jí)、④級(jí)。

第五，顯不器Vamin. Namax的明確提出，有益 于產(chǎn)品對(duì)照比較，有益于統(tǒng)一目標(biāo)，認(rèn)請(qǐng)努力方向， 將為顯示器的制造、檢測(cè)、使用、發(fā)揮積極作用，產(chǎn) 生良好影響。

4.應(yīng)用舉例與分析討論 當(dāng)今，III級(jí)地磅量大面廣，幾乎無(wú)處不 在。它們的檢定分度數(shù)n在3000左右。最大稱量值 較小的電子秤，例如計(jì)價(jià)秤、平臺(tái)秤等，一般采用 單個(gè)稱重傳感器制成；最大稱量值較大的電子秤，例如汽車(chē)衡、軌道衡等，通常采用多個(gè)稱重傳感 器制成。稱重傳感器大多是電阻應(yīng)變式結(jié)構(gòu)原理， 供橋激勵(lì)源電壓為10~ 12V，靈敏度為2mv/v左 右，它們?cè)陬~定載荷下最大輸出電壓信號(hào)約達(dá)20 ~ 24mv.上面所說(shuō)的就是顯示器面對(duì)的基本情況，下 面以此為典型,進(jìn)行舉例,分析討論：

4. 1應(yīng)用舉例

4. 1. 1情況1

該情況是在電子秤空秤時(shí)，輸出電壓信號(hào)為零或接近零，在最大稱量值時(shí)為18mv。因?yàn)榭紤]偏載、超 載、沖擊載荷等,故稱重傳感器總不能達(dá)到額定載荷 工作狀態(tài)，要留有一定余量,予以保護(hù)。設(shè)電子秤檢定分度數(shù)n = 3000,則檢定分度值e的相應(yīng)電壓 信號(hào)為6^.為了保證電子秤不超出允差，顯示 器至少應(yīng)符合以下規(guī)定要求：在0~500e低稱量段，允差511.5一1;在> 500e~2000e 中稱量段，允差：≤I1.5uvI在>500e- 2000e稱量段,允差<14. 5^vl0這里要強(qiáng)調(diào)的是,顯 不器最小檢定分度值Vamin為1. 5|xv,其它大于這個(gè) 值的，一般無(wú)法保證低稱量段的允差。顯示器最大檢 定分度數(shù) Namax 為 12000,在 0 ~ 2000Vamin(0 ~ 3mv) 允差為 土 1 Vamin;在（> 2000 ~ 8000) Vamin(> 3mv ~ 12mv)允差為 ±2Vamin;在(> 8000 ~ 12000)Vamin(> 12mv~ 18mv)允差為 ±3Vaniin。

4. 1.2情況2

該情況是在電子秤空秤時(shí)，輸出電壓信號(hào)為 6mv,它主要由秤臺(tái)自重造成，可視為固定部分信號(hào)。 在最大稱量值時(shí)，總輸出電壓信號(hào)為18mv,其中量程 部分信號(hào)為12mv，仍然設(shè)電子秤檢定分度數(shù)n = 3000,則檢定分度值e的相應(yīng)電壓信號(hào)為4uv,那么顯 示器至少應(yīng)滿足以下規(guī)定要求:

在0~500e低稱量段允差Sll|xvl;在> 500e~ 2000e 中稱量段允差1I;在> 2000e ~ 3000e 高 稱量段允差SI3jjlVI。這里要強(qiáng)調(diào)的是:顯示器最小檢 定分度值Vamin為l^v，最大檢定分度數(shù)Ndmax為 18000,各稱量段允差：（0 ~ 8000) Vamin(0 ~ 8mv)為 ±

1 Vamin; (> 8000 ~ 14000) Vamin(> 8~14mv)為土 2Vamin; (> 14000 ~ 18000) Vamin(> 14~18mv)*± 3Vamin0

4.1.3情況3

該情況是在電子秤空秤時(shí)，輸出電壓信號(hào)為 9mv,它主要由秤臺(tái)自重、被稱物皮重產(chǎn)生，可視為固 定部分信號(hào)；在最大稱量值時(shí)，總輸出電壓信號(hào)為 18mv,其中量程部分信號(hào)為9mV。仍然設(shè)電子衡器檢 定分度數(shù)n = 3000,則檢定分度值e的相應(yīng)電壓信號(hào) 為顯示器至少應(yīng)達(dá)到以下規(guī)定要求：

在0~500e低稱量段允差備10. 75jjlvI ;在> 500e -2000e 中稱量段允差?ll.5jtvl；在〉2000e - 3000e髙稱量段允差12. 25m-v I。這里要強(qiáng)調(diào)的是:顯 示器最小檢定分度值Vamin為0. 75jjlv,最大檢定分度 數(shù)Namax為24000,各稱量段允差：（0~ 14000)Vamin(0 ~ 10. 5mv) 為 ±lVamin，> 14000 ~

2000Vamin(> 10. 5mv ~ 15mv)為 2Vamin，> 20000 ~ 24000Vamin(> 15 ~ 18mv)為 3Vamin。

4.1.4情況4

該情況是電子秤在空秤時(shí)，輸出電壓信號(hào)為6mv，它主要由秤臺(tái)自重、被稱物皮重等引起，可視 為固定部分信號(hào)；在最大稱量值時(shí)，總輸出電壓信號(hào) 為18mv，其中量程部分信號(hào)為5.4mv。仍然設(shè)電子衡 器檢定分度數(shù)n = 3000,則檢定分度值e的相應(yīng)電壓 信號(hào)為1. 8mv，那么顯示器至少應(yīng)滿足以下規(guī)定要求:

在0~500e低稱量段允差專(zhuān)10.45#丨，在乏 500e-2000e中稱量段充差在10.9#1，在> 2000e~ 3000e髙稱量段允差在11. 35p?vl。這里要強(qiáng)調(diào)的是:顯 不器最小檢定分度值Vamin為0. 45mv,最大檢定分 度數(shù)為40000，各稱量段允差：(0 ~ 30000) Vamin(0 -5mv)為 ± lVamin, (> 30000 ~ 36000) Vamin(> 13. 5 ~ 16. 2mv)為 ±2Vamin， (> 36000 - 40000) Vamin(> 16. 2 ~ 18mv)為 ± 3Vamin。

4.2分析討論

4.2. 1平時(shí)一講起顯示器，不少同志就會(huì)習(xí)慣 地用電子秤的檢定分度數(shù)n、檢定分度值e來(lái)論其長(zhǎng) 短。殊不知，這樣不夠理想，不盡完全。顯示器究竟 不同于電子秤，它作為組成部件，應(yīng)該具備自己的 特性。在上述舉例中，電子秤幾種情況n = 3000 相同，e也相同，只是因?yàn)榭粘酉碌某跏脊潭ㄝd荷有 差異，結(jié)果導(dǎo)致顯示器的性能參數(shù)較大變化。最小 檢定分度值Vamin從1. 5jjlv減少到0. 45jjlv，最大檢 定分度數(shù)Namax從12000增加到40000。最大最小 之比達(dá)3倍以上。由此可見(jiàn)，顯不器Vamin、Namax的提出和應(yīng)用,具有現(xiàn)實(shí)意義,是十分必要的。

4.2. 2顯示器的性能參數(shù)，除了會(huì)受到電子秤的檢定分度數(shù)、檢定分度值空秤下的固定載荷、稱 量狀況等因素影響外，還與稱重傳感器的結(jié)構(gòu)原理、 供橋激勵(lì)電壓、靈敏度、有效載荷等有關(guān)。面對(duì)這 些，顯亦器Vamin、Namax有廣闊的應(yīng)用天地，可以 發(fā)揮自己應(yīng)有的作用。

4.2.3目前常見(jiàn)的是準(zhǔn)確度III級(jí)顯示器，它們 主要用于檢定分度數(shù)n為3000左右的電子秤,那 么顯不器的Vamin、Namax應(yīng)該多大合適呢？有人認(rèn) 為Vamin不大于0. 5jiv, Namax不小于40000,有人 認(rèn)為不必這樣，例如Vamin不大于3jjlv，Namax不小 于10000就行了。從上述舉例來(lái)看，前者比較穩(wěn)妥， 能適應(yīng)全面情況。至于后者，需要多說(shuō)幾句。首先, 當(dāng)Vamin = 3pv時(shí)，則電子衡器e的對(duì)應(yīng)信號(hào)為 12jiv,估算其量程輸出最大信號(hào)要達(dá)36mv(n = 3000)，從目前來(lái)看，大多數(shù)稱重傳感器的靈敏度為 2mv/v,供橋激勵(lì)電壓為10 ~ 12V等性能指標(biāo)則難 以滿足。可是,采用髙阻值應(yīng)變橋路，髙激勵(lì)電壓等 技術(shù)措施便可以達(dá)到，但它們尚待普及推廣。其次， 當(dāng)Namax = 10000誤差都為± lVamin時(shí)，則適用量 程信號(hào)從零開(kāi)始等情況的電子秤，其n為2500左 右。第三，當(dāng)Vamin從3pv減少到0. 5jtv，Namax從 10000增大到40000,則適合電子秤的情況逐漸變 好，直至全部。若在Namax內(nèi)誤差均為± lVamin,則 更理想。

5.檢測(cè)舉例

5.1標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)裝置和檢測(cè)方法的選取

當(dāng)前，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)裝置和檢測(cè)方法主要有四種:標(biāo)準(zhǔn)電壓源法、電位差計(jì)法、標(biāo)準(zhǔn)傳感器法、標(biāo)準(zhǔn)模擬 器法。它們的具體情況見(jiàn)表2。

從表2看出，標(biāo)準(zhǔn)模擬器法優(yōu)點(diǎn)突出，應(yīng)當(dāng)推 廣普及。世界上不少國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、日本等早 有應(yīng)用。近年來(lái)，用標(biāo)準(zhǔn)模擬器法來(lái)檢測(cè)顯示器已 在國(guó)內(nèi)展開(kāi)，并得到有關(guān)部門(mén)認(rèn)可和好評(píng)。

標(biāo)準(zhǔn)模擬器（也稱顯示器校驗(yàn)器）是專(zhuān)門(mén)用來(lái) 模擬電阻應(yīng)變式稱重傳感器輸出電壓信號(hào)，直接對(duì) 顯示器進(jìn)行檢驗(yàn)和校準(zhǔn)，只要輕輕撥動(dòng)面板上有關(guān) 旋鈕，便可以完成多種性能參數(shù)檢測(cè)的需要。其檢 測(cè)方法科學(xué)合理、先進(jìn)可靠、簡(jiǎn)便易行，完全避免了 人工加卸載荷之勞苦、費(fèi)時(shí)、效率低等不足。該裝置 具有精度髙、工作穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、體積小巧、攜帶 方便等特點(diǎn)，它既能用于實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，又能用于稱 重現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、維修。

5.2ICW - 3型顯示器校驗(yàn)器技術(shù)性能指標(biāo)典 型數(shù)據(jù)：

1.輸入電壓范圍：5~16V，最大備20V;

2.量限范圍：1 ~ 4mv/v;

3.置零范圍:0. IF ? S 或 0. 2F ? S;

4.校準(zhǔn)范圍：>5% F ? S

5.倍數(shù)輸出：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11;

6.分度值變化：（0. l~l.l)xlO_5F.S;

7.非線性、重復(fù)性：矣1 xlO_5F ? S；

8.時(shí)間漂移：忘1 x 10_5F ?

9.溫度系數(shù)≤2*10-6F.S/℃(0-40℃).

5.3檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)

準(zhǔn)確度③級(jí)顯示器數(shù)量多，最為常見(jiàn)，現(xiàn)在采 用CWI-3型校驗(yàn)器對(duì)它們進(jìn)行檢測(cè)。下面節(jié)錄其中幾項(xiàng)性能結(jié)果數(shù)據(jù)，見(jiàn)表3、表4、表5、表6。 顯本器最小檢定分度值Vamin = 0. 5jjlv,最大檢定分 度數(shù)Namax = 50000,置零電壓為5mv，量程電壓范 圍為 5~30mv。

CWI - 3型校驗(yàn)器除了適用于顯示器各項(xiàng)技術(shù) 性能檢測(cè)外,還適用于顯示器零點(diǎn)跟蹤、置零、去皮、 欠載、超載等控制功能試驗(yàn)，這里不再贅述。

6.結(jié)束語(yǔ)

由上可見(jiàn),顯示器最小檢定分度值、最大檢定分 度數(shù)的提出，有利于相互交流，統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，確立目標(biāo) 和方向；有利于產(chǎn)品生產(chǎn)制造，提髙改進(jìn)質(zhì)量；有利 于強(qiáng)化檢測(cè),給出具體數(shù)據(jù)，對(duì)照比較，優(yōu)劣便知;有 利于使用選擇，依靠數(shù)據(jù)資料，做到胸中有數(shù)，心想 事成。要堅(jiān)持好的，改正錯(cuò)的，創(chuàng)造新的，與時(shí)俱進(jìn)， 為發(fā)展我國(guó)的顯示器和衡器事業(yè)貢獻(xiàn)力量。