引言

GB/T 23111-2008《非自动衡器》等同采用OIML R76-2006《非自动衡器》，相比于前一版的OIML R76，新版本引入了模块的概念，并因此引出了用不同生产商制造的称重传感器、称重指示器等模块能否组成合格衡器的问题。为解决该问题，R76-2006的3.10.2.3条对非自动衡器提出了兼容性的要求，并在附录F中规定了对称重指示器的兼容性的检测方法。R76附录F中对称重指示器规定了为确定最大信号电缆长度而需要进行的激励自动补偿功能（即激励反馈功能，或称长线自动补偿功能）的测试方法。R76-2006中关于称重指示器的内容吸收了WELMEC 2.1《称重指示器试验指南（非自动衡器）》中的思想，因此本文中我们从WELMEC 2.1《称重指示器试验指南（非自动衡器）》开始讨论这个话题。

1 问题的提出

R76将非自动衡器的最大允差按误差分配系数P_i分配给组成衡器的各个模块，并要满足下式的要求：

P₁² +P₂ ²+P₃ ²+… ≤ 1

连接称重指示器与称重传感器的信号电缆也会引入误差。R76将该误差合并在分配给称重指示器的误差中。信号电缆引起称重误差的主要因素是阻抗，对于通常的直流激励的称重仪表就是电缆的直流电阻。恒定温度下信号电缆电阻引起的误差在标定过程中就自动校正了，而环境温度改变引起的电缆电阻变化将可能引起衡器使用中的称量误差。R76和WELMEC 2.1认为该误差是确定信号电缆长度的决定因素。

2 WELMEC 2.1《称重指示器试验指南（非自动衡器）》的测试方法

WELMEC是欧盟成员国法定计量机构与EFTA之间的一个协定。WELMEC 2.1《称重指示器试验指南（非自动衡器）》是一个推荐性的指南^[1]，但它的主要思路已体现在R76-2006中。WELMEC 2.1的附录5“称重传感器接口的试验”详细介绍了确定最大电缆长度的试验方法。其确定电缆电阻产生的最大允许误差E缆用下图表示：

图1 分配给信号电缆的最大允许误差

上图中，ES 为称重指示器在工作温度上限和工作温度下限量程变化量的一半。

WELMEC 2.1 认为电缆引起衡器的误差是由于电缆电阻的变化影响到了称重传感器的激励电压，从而产生了误差，并由此推导了计算公式和测试方法。

图2 WELMEC 2.1 测试传感器接口的原理图

WELMEC 2.1 的试验方法是：先按称重仪表允许连接的传感器个数选择Rex，再选择不同的Rc 测量最小载荷下和最大载荷下的示值，计算单位Rc 对量程变化的影响Sx，再用下式计算最大电缆电阻：

R_缆=E_缆`max×5/Sx[Ω]

其中 E_{缆`max</sub> =(pi×mpe×100)/(n<sub>`max}×e)-Es

再根据导线的截面积和电阻率计算出最大电缆长度。

由于六线制称重指示器对激励电压的变化起到了补偿作用，因此电缆电阻的变化影响到了称重传感器的激励电压从而产生了误差的结论是错误的。虽然如此，WELMEC 2.1 的测试程序还是有意义的，只是该测试方法固定了一些参数，对运算进行了简化。固定的参数是： 最大工作温度范围是50℃，温度的变化范围为最大工作温度的1/2，即25℃；导线电阻的温度系数α取为4×10^-3。

在实践中，按此方法对有的称重指示器测试和计算出的信号电缆最大长度有可能达到不可思议的如数千米的长度。

3 OIML R76 的测试方法

R76-2006 的C.3.3.2.5 规定了电缆引起误差的上限Δspan(ΔT)为“温度引起的称重指示器最大量程误差与允许误差限值之间的差被指定为自动补偿装置对量程补偿效果的极限。无论如何，由补偿产生的效果不应大于最大允许误差绝对值乘以pi 的三分之一。”即要满足

Δspan(ΔT) ≤ p_i × mpe - E_max(ΔT)

和 Δspan(ΔT) ≤ 1/3 p_i × mpe_abs

如下图所示：

图3 R76-2006 规定的最大允许电缆引起的量程变化

R76-2006中C.3.3.2规定了电缆最大长度的测试方法：用分流电阻模拟连接传感器的最大数量，用电阻模拟激励线和自动补偿线的电阻。将称重指示器、模拟电缆和称重传感器连接好后先进行校准，再按最大工作温度范围（例如50℃）内电阻的变化值在两个方向上改变电缆电阻，量程的变化均不超过Δspan(ΔT)。

R76-2006与WELMEC 2.1的规定有所不同，相对说来，R76的方法更为简单、科学和严密些。