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不同地区重力加速度对电子秤示值的影响

时间:2017-09-05 09:14   来源:http://www.shzrhq.com   访问量:

随着电子技术的发展,在国内外贸易中,使用由称重传感器特别是应变式传感器作为承载元件的电子越来越多。这些称重传 感器大多数在使用前用产生力值的仪器或机器进行校准,主要是各种力标准机:静重式、杠杆式、叠加式或液压式。当把称重传感器组装到电子秤上后,虽然制造厂已经用标准缺码进行检定或校准过,但仍应根据具体使用地点对相应的电子进行调整,以消除由于重力加速度值的不同所带 来的附加误差。这些对于'已使用电磁补偿称重传感器,并且用内置的调整破码或外部的已校准精密砝码进行调整的高精度衡器不成问题。但从 商业观点看使用内装调整法码太贵,从法制计量观点看在电子使用地一般不允许用户用外带缺码进行调整,只能由授予权的计量人员调整。因 此,当电子的制造地点和使用地点的地理纬度和海拔高度相差较大时,制造厂应根据二者差值引起的重力加速度值之差对电子秤进行相应调 ——称作重力加速度值调整。如果能够在全国范围内进行适当的重力区划分,电子制造厂能据此对所制造的全部电子进行预先调整,并在电子铭牌上标出与预定使用地点的重力加速度值范围相对应的纬度和海拔高度的范围。这样不仅有利于制造厂对电子的重力调整,也有利于使 用者购买满足自己要求的电子。同时使用者可以自由地在标出的纬度和海拔高度对应的地理区域内移动电子,不必考虑其位置变化给称重值 带来的附加误差。

1.基本原理

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对应的调整质量为-Δm(4)为在电子制造地点对其按使用地点 重力加速度值进行调整时,质量调整的计算公式。由此看到,当电子使 用地点的重力加速度值与其制造地点的重力加速度值相差较大时,制 造厂应对该电子进行重力加速度值调整。调整前提是在一定准确度范 围内知道二个地点的重力加速度值。

2.—些国家的霣力区划分情况

意大利、德国分别于1994年和1995年在国家的计量法规中规 定了重力区,这些法规使电子生产厂能够直接使用该法规定的一个、 二个或几个重力区的平均重力加速度值对电子进行正确调整。与此 同时,奥地利也作了相应的重力K划分。由于全球重力相对变化较 小,因此能够确定足够大的重力K在高度h相同时,重力加速度值 的最大变化Ag—(即两极与赤道的重力差值)约为0.051118_20.5%在地理纬度相同时,重力加速度值随高度h的增加而变小,每 1000m减少0.003mS-2。因此重力区主要是对那些南北距离大或者地 势髙低不平的国家或地区。欧洲法制计量合作组织于2000年建立 了统一的重力区。

重力区的大小和数目取决于电子在重力区域内移动时对其允许 的最大误差,即重力区的重力加速度值最大变化范围。德国和意大利 利用下式确定重力区的重力加速度值范围:

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式中:Δg/g是重力区内重力加速度值的相对允许变化量,erap是所 关心的电子的最大允许误差,n是电子秤检定分度值e的数目最大量 程除以检定分度值,e通常等于数字分辨力d)由于德、意两国的省份 所跨的纬度范围较小,因此他们根据行政管理边界进行重力区划分。 欧洲法制计量合作组织建立的欧洲新重力K对原来已建立和没有建 立的国家均适用,新重力区与政治和国界无关。其建立的依据是:1)为电子确定了独立的重力区,它只与物理影响因素¢h以及电子的准 确度有关;2)参考重力加速度值gR由标准的重力计算公式算出,该值 用做电子调整依据;3)在重力区内用同一准则计算重力加速度值的最 大相对允许误差

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该准则比德、意两国的准则严格3,其重力区范围比德、意给出 的重力区明显偏小。

我国重力区划分的建议 3.1划分准则考虑到以下因素,建议我国采用意大利和德国的重力区划分准则, 即按式(5)确定重力区的重力加速度值范围。1)我国幅员辽阔,地势高低 不平,纬度差A4>=50。,拉萨与广州的海拔高度差大于3000m因此所划 重力区的纬度和高度范围不宜过小,重力区数目不宜过多。2)制造厂的 重力加速度值调整方便,用户在较大范围内移动秤时不会影响秤的准 确度。

划定重力K的另一个关键问题是如何确定重力加速度值。地球上 任何一点的重力加速度值可以用绝对法或相对法进行测量,其测量相 对不确定度可达10"8或更高。考虑到秤的最大允许误差,实际上可以 用正常重力公式(7)计算出与纬度+和海拔高h相对应的重力加速度 值。

°根据中国计量科学研究院重力室的大量重力加速度值实测结果, 重力加速度值计算值与实测值的相对偏差一般不超过5xlO5。这一结 果得到德国力学计量专家的确认。

3.2划分方法

⑴确定重力区的边界。重力区的纬度边界¢1¢21(0.5) 的整数倍;海拔高度边界h1h2100m的整数倍。2)计算所定义的 重力区的最大重力偏差

髙度平均值:hm=1/2h1+h2) (8)

纬度平均值:(9)

重力区的重力参考值:gR=g(¢m,hm) (10)

讳度变化带来的g值量大偏差:Δg¢=l/2 | g(¢h1J-g(¢2hm| (11) 髙度变化带来的g值最大偏差:ΔSl=l/2x0000003085 |h1-h2| (12)

检查最大相对允许误差的准则(Δg¢ +Δgh ( emp /(n .e)是否成立。

4.结论

我国南北距离大,地势髙低不平,本文提出建立我国重力区的概念 是适宜的。当电子的制造地点和使用地点的地理纬度tp和海拔高度h 相差较大时,制造厂可根据质量调整的计算公式(4)对电子进行重力加 速度值调整。文中叙述的重力区划分准则和划分方法具有普遍意义, 不受国别、纬度和海拔高度的限制。通过大量计算给出我国10个重力 区的地理纬度小和海拔高h的范围,每个重力区覆盖的省份数,每个省 份覆盖的重力区等。利用给出的重力区,枰的制造厂可根据自己和用 户所在地点重力区对电子进行重力调整;衡器用户可根据欲购电子 牌上所标重力区的纬度和海拔高度范围,确定自己所)选电子,同时可在铭牌上标出的重力区范围内,自由移 动该电子。重力区还可用于力值、压力等与质量和重力加速度值相关的计量领域中


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