СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ВЕСОВ С ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ
METHOD TO DETERMINE ERROR OF SCALE WITH DIGITAL INDICATION

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано при проведении поверки весов, их калибровки или испытаний на утверждение типа.
Известен способ определения погрешности весов с цифровой индикацией, заключающийся в том, что устанавливают на весы эталонный груз, считывают показание и определяют погрешность весов по разности между показанием и номинальной массой эталонного груза [1]. Но данный способ не обладает высокой точностью, так как она ограничена погрешностью округления ±d/2 при оцифровывании сигнала от тензодатчика, где d - это дискретность шкалы весов. Фиг.1 иллюстрирует в виде пунктирной линии т.н. идеальную переходную характеристику весов, описывающую связь между точным значением массы груза (ось абсцисс) и показанием весов (ось ординат). Здесь начало отсчета по оси абсцисс 10 d выбрано условно и может быть заменено на любое другое. Идеализация заключается в том, что если шумы перехода, связанные с АЦП, тензодатчиком, механическими вибрациями и пр., достаточно малы относительно d, то указанная связь практически всегда будет однозначной. Это значит, что после того как груз любой массы был положен на весы и нагрузка стабилизировалась, показания остаются фиксированными на определенном значении без каких-либо мельканий. Обычно на этапе разработки весов дискретность выбирают настолько большой, что эффект неустойчивости не проявляется.
д
д
Известен также способ определения погрешности весов с цифровой индикацией, заключающийся в том, что устанавливают на весы эталонный груз, считывают начальное показание, последовательно добавляют гири, массу которых m выбирают существенно меньше дискретности d, подсчитывают число N гирь, при котором показание возрастет на 1 d в результате прохождения через полуцелое значение, определяют погрешность весов по разности между номинальной массой груза, увеличенной на d/2, и начальным показанием, увеличенным на N*m [2].
д
Пусть на фиг.1 одна из точек на оси абсцисс, например вторая, обозначает возможное значение массы груза, которое и требуется определить. Исходное показание весов для этого груза равно 10 (здесь и далее показания приводятся в относительных единицах d), и единственное, что следует из алгоритма округления - это что искомая масса меньше 10,5 (но больше 9,5). Добавляя первые 3 гири массой m =0,1, получим то же самое показание 10, но возможный верхний предел на искомую массу будет смещаться до 10,4, 10,3 и 10,2, т.е. пока выполняется округление вниз. Но начиная с 4-й гири, показание изменится на 11 согласно округлению вверх, поэтому N=4 и погрешность равна (10+4·0,1)-(10+1/2)=-0,1. Действительно, выбранная точка лежит примерно на расстоянии 0,1 d от начального показания.
Этот способ выбран в качестве прототипа изобретения как наиболее близкий к нему по технической сущности и достигаемому результату. Недостатком прототипа является то, что он может быть использован лишь в том случае, когда случайная погрешность измерения, связанная с шумами перехода, существенно меньше, чем масса каждой дополнительной гири [3]. Иначе показание в окрестности полуцелого значения нагрузки оказывается неустойчивым, изменяясь многократно: в процессе добавления гирь сначала происходят только редкие переходы с приращением показания и возвратом в исходное состояние, затем оба состояния оказываются равновероятными, затем большей частью реализуется увеличенное показание, а при выходе из окрестности полуцелого значения оно оказывается постоянным.
Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанного недостатка.
д
д
н
1
2
1
2
В предлагаемом способе устанавливают на весы эталонный груз, считывают начальное показание, последовательно добавляют гири, массу которых m выбирают существенно меньше дискретности d, подсчитывают число N гирь, при котором показание возрастет на 1 d в результате прохождения через полуцелое значение, определяют погрешность весов по разности между номинальной массой груза, увеличенной на d/2, и начальным показанием, увеличенным на N*m. Способ отличается тем, что массу добавляемых гирь выбирают существенно меньше ширины М области неустойчивости показаний при прохождении полуцелого значения, регистрируют число гирь N, при котором в первый раз показание возрастет на 1 d и вернется к предыдущему, а также N, при котором показание переключится в последний раз и останется увеличенным, и определяют погрешность весов, принимая за число гирь N среднее значение (N+N)/2.
н
Способ позволяет увеличить точность определения погрешности в d/М раз.
Литература
1. OIML INTERNATIONAL RECOMMENDATIONS R 76-1, p.T.5.5.1.
2. OIML INTERNATIONAL RECOMMENDATIONS R 76-1, p.A.4.4.3.
3. О.Г.Лисин. О поверке весов // Законодательная и прикладная метрология. - 2012. №3, с.28-30.