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从秤与天平的划分谈非自动衡器准确度的认知误区

作者admin 2020-10-28 18:35

 从秤与天平的划分谈非自动衡器准确度的认知误区 
——关于非自动衡器准确度热点问题的讨论 
陈日兴 
 
【摘 要】 本文针对目前我国衡器行业中对于非自动衡器的准确度理解上存在的一些认知
上的误区,从非自动衡器准确度等级和准确度的完整评价出发,分别就秤与天平的区别、汽
车衡准确度、计价秤准确度认知上的误区作了较为详细的解读,并提出了改进建议。 
【关键词】 秤与天平的区别;汽车衡准确度;计价秤准确度 
 
前言 
最近我国衡器界中展开了有关非自动衡器分类与准确度相关的讨论,主要有以下几方面
的内容:秤与天平的如何来区别、汽车衡和计价秤的准确度与相关规定能否满足我国现实的
状况、现有标准和规程(包括型评大纲)的规定是否合理等问题。在讨论中,我个人认为如
何正确评定非自动衡器的准确度是问题的关键所在。在秤和天平的划分上,特别是对于目前
市场上流通的露天使用的大于 3000分度的汽车衡和用于农贸菜市场的 3000 分度计价秤,在
非自动衡器的准确度评定上存在一系列认知上的误区,需要较为详细的解读,以便澄清各种
不正确的理解。这就是本文的目的。 
一、非自动衡器准确度等级与准确度的评价 
首先要明白一个概念,如果一台衡器只知道其准确度等级,是否就知道该衡器具体的准
确度了呢?答案是否定的,最起码是不完整的,因为准确度等级不能完全反映其具体的准确
度的评价。具体说明如下。 
OIML R76 中关于非自动衡器准确度等级的划分与评价见下表: 
检定分度数 
n = Max/e 准确度
等级 
检定分度值 
e 最小 最大 
最小秤量 
(下限) 
特种 
(I) 0.001 g ≤ e * 50 000** - 100e 
高 
(II) 
0.001 g ≤ e ≤ 0.05g 
0.1 g ≤ e 
100 
5 000 
100 000 
100 000 
20e 
50e 
中 
(III) 
0.l g ≤ e ≤ 2 g 
5 g ≤ e 
100 
500 
10 000 
10 000 
20e 
20e 
普通 
(IIII) 5 g ≤ e 100 1 000 10e 
* 因测试载荷的不确定度原因,一般不宜对 e<1mg 的衡器进行测试和检定。 
** 对于d<0.1mg的I级衡器,n可以小于50 000。 
从上表中有两个概念需要解读的: 
(1)非自动衡器准确度等级的划分可以分为 4 级: 
特种准确度 I 级、高准确度 II 级、中准确度 III 级、普通准确度 IIII 级。单从上述 4 个
等级看,当然 I 级准确度最高,IIII级准确度最低。 
(2)非自动衡器准确度的完整评价 
 1看一种非自动衡器的准确度的高低,除了要从第(1)项中看是属于何种等级外,还要
看其最大检定分度数nmax是多少。有以下两种情况需要说明: 
1)同一个准确度等级可有不同的检定分度数nmax
从上表中可以看出即使是同一个准确度等级的非自动衡器可以有不同的检定分度数,即
有准确度高低之分。例如:同样是中准确度III级的非自动衡器可以是nmax10000 分度的准确
度,也可以只有nmax500 分度的准确度。举例来说:同样属于III级秤的最大秤量为 10kg的台
案秤,其检定分度值可以是e=1g,也可以是e=20g。其准确度可以差 20 倍。所以光看衡器的
准确度等级是不能全面反映其准确度的高低的。 
2)同一个检定分度数可有不同的准确度等级 
其次从上表关于非自动衡器准确度的划分中,关于检定分度数nmax的范围在各个准确度
等级中是有交叉的,例如:nmax=10000 既可以是II级衡器,也可以是III级衡器。但是如何来
区分一台衡器有同样的检定分度数nmax,而会有不同的准确度等级呢?主要从以下几方面来
考量: 
A. 不同的允许误差范围 
从下表的不同准确度等级的最大允许误差 mpe 中可以看出端倪。 
首次检定最 用检定分度值 e 表示的载荷 m 
大允许误差 I 级 II级 III 级 IIII级 
± 0.5e 0 ≤ m ≤ 50 000 0 ≤ m ≤ 5 000 0 ≤ m ≤ 500 0 ≤ m ≤ 50 
± 1.0e 50 000 < m ≤ 200 000 5 000 < m ≤ 20 000 500 < m ≤ 2 000 50 < m ≤ 200 
± 1.5e 200 000 < m 20 000 < m ≤ 100 000 2 000 < m ≤ 10 000 200 < m ≤ 1 000
从上表中可以看到不同准确度等级的用检定分度值e表示的载荷m的最大允
许误差的范围是不同的。 
下图是非自动衡器的较为完整的误差示意图。 
 
在上图中mpe1是首次检定的误差包络线,mpe2是使用中检查的误差包络线,此两种包络
线在X轴上的阶梯误差拐点值,针对不同的准确度等级是不尽相同的。例如:III级衡器在X
轴上的两个拐点值分别是500e、2000e,而II级衡器在X轴上的两个拐点值分别是5000e、
20000e,从上图中的Y轴上看虽然不同准确度等级的误差值是相同的,但是由于X轴上的两个
拐点值的相差很大。因此II级衡器的误差要求比III级衡器严得多。 
举例说明:一台最大秤量为10kg的非自动衡器有相同的最大检定分度数,nmax=10000,
 2即有相同的检定分度值e=1g,该衡器既可以是II级衡器,也可以是III级衡器。但是其载荷m
的最大允许误差的范围是不同的。 
当该衡器为III级衡器时,其首次检定的最大允许误差mpe的范围如下: 
0 ≤ m ≤500g时:mpe=±0.5g 
500g < m ≤2000g时:mpe=±1.0g 
2000g < m ≤10000g时:mpe=±1.5g 
当该衡器为II级衡器时,其首次检定的最大允许误差mpe的范围如下: 
0 ≤ m ≤ 5000g时:mpe=±0.5g 
5000g < m ≤ 20000g时:mpe=±1.0g 
20000g < m ≤ 100000g时:mpe=±1.5g 
从上述两个不同准确度等级的最大允许误差mpe的范围是大不相同的。也就是说当该衡
器为II级衡器与该衡器为III级衡器时比较,在相同的称量点该衡器为II级衡器的最大允许误
差mpe是要比该衡器为III级衡器时加严很多。 
B. 检定分度值e与实际分度值d的关系 
OIML R76规定:I级、II级衡器的检定分度值e与实际分度值d可以不相等,但是III级、IIII
级衡器的检定分度值e与实际分度值d必须相等。理由很明显:I级、II级衡器由于准确度较高,
应细分增加其可读的分辨率;而III级、IIII级衡器由于准确度较低,而不必细分分度值。此
规定应该是合理的。 
C.不同的使用温度范围 
OIML R76规定:非自动衡器的使用温度范围至少应等于:I级衡器为5℃、II级衡器为
15℃、III和IIII级衡器为30℃;温度对空载示值的影响:对于I级衡器环境温度每变化1℃,
其他等级衡器的环境温度每变化5℃,零点或零点附近示值变化应不大于1个检定分度值。 
从此要求来看,说明 I、II 级衡器由于使用的场合与 III、IIII 级衡器的不同,所以温度
范围的要求也不相同。 
D.最小秤量下限 
OIML R76 规定:非自动衡器的最小秤量下限,I 级衡器为 100e、II级衡器为 50e(当 0.1g 
≤e 时)、III 级衡器为 20e、IIII 级衡器为 10e。从中我们可以看出准确度等级越高,最小秤
量下限越高。这也是符合常理的。 
结论:从上述4条规定可以看出,即使具有同一个检定分度数nmax可有不同的准确度等
级,但是要求是不同的。 
二、秤和天平的划分原则 
(1)现状 
目前我国在非自动衡器产品的分类上与国际建议有很大的不同,在国际上一般对于非自
动衡器产品只有不同准确度的区分,只有在小于 1mg 的检定分度值的用于实验室的分析天
平,才明确与非自动衡器产品是不同的,不属于 OIML R76 管理范畴。 
从历史与现状看,我国历来是明确将非自动衡器产品分为秤和天平两大类,而在以前没
有很明确规定何种天平是属于科学仪器,何种天平是属于衡器。这有历史上的原因,因为以
前秤的归口上是当时的轻工部轻机口,而天平的归口是当时的机械部仪表口。虽然如此分类
是不尽合理,现在从产品标准的归口已经改过来了。但是习惯的产品称呼是较难打破的。在
不打破此种称呼的前提下,如何区分此两类产品呢? 
现行的 JJG 555-96《非自动秤通用检定规程》中对非自动秤准确度等级的划分,由于
考虑到为了与天平有所区分,而国内的数字指示秤绝大部分都是 III、IIII级,所以排除了 I、
II级。而 JJG1036-2008《电子天平》国家计量检定规程及 GB/T 26497-2011《电子天平》国
家标准,电子天平均含 I、II、III、IIII级。而 JJG 555-96 中 III、IIII 级的电子秤与 JJG1036-2008 
 3中 III、IIII级电子天平在技术要求、检定方法等基本上是一致的,这就使制造商,使用者,
包括检定机构无所适从。 
上述的分析中谈到了对于同一台非自动衡器即使有相同的检定分度数,也可以有不同的
准确度等级的说法。由于 JJG1036-2008《电子天平》国家计量检定规程及 GB/T 26497-2011
《电子天平》国家标准中包含了非自动衡器的所有准确度等级,因此一些衡器生产企业从自
身销售的需要,将一些本来应该作为 III 级衡器的产品名称由计价秤或计重秤改为天平。这
样对于市场规范与监管造成了更加的混乱。 
(2)如何区分秤和天平 
上面在现状中已经提到一些国内衡器生产企业将一些本来应该作为III级衡器的产品名
称由计价秤或计重秤改为天平。还更有甚者,由于R76 中规定不同准确度等级中检定分度数
的范围出现的交叉重叠,同样最大检定分度数的衡器,可以有不同的准确度等级,因此将本
来属于III级衡器,例如:最大检定分度数nmax=5000 的计价秤或计重秤改为II级天平。如果单
从标准和规程的适用性看,是没有任何漏洞的。但往往他们忽略了,虽然秤和天平都可以称
为II级或III级衡器,但是从上述准确度评价分析中可看出无论从使用场合,还是最大允许误
差适用的称量点上,特别是从温度适用范围上看,II级或III级衡器都是有本质的区别的。习
惯上我们将天平的使用场合放在实验室中,而秤的使用场合应该是实现生产或交易的现场
上;习惯上天平的准确度要求应高于非自动秤,而较高的准确度,其温度适用范围应该尽量
小些。 
为了减少非自动衡器产品在市场规范与监管造成的混乱,我个人认为:最简单的办法,
就是将 I、II级衡器归为非自动衡器的天平(注意不是科学仪器类的天平),将 III、IIII级衡
器归为非自动衡器的秤。如果此种分类得到认可,则要区分秤和天平就变得很容易了,因为
上述第 2)条中关于同一个检定分度数可有不同的准确度等级的 4 条原则规定,可以作为分
类的主要理由,可以很快区别出秤和天平了。最近我国衡器计量技术委员会关于非自动秤系
列产品的型评大纲和检定规程的制订中,也已经体现了此原则。 
总之现行的 JJG 555-1996《非自动秤通用检定规程》中对秤准确度等级的划分是符合
国内衡器行业现状的。而 JJG1036-2008《电子天平》国家计量检定规程及 GB/T 26497-2011
《电子天平》国家标准包括了衡器所有的准确度等级,容易引起业界的认知上的混乱。建议
在今后的修订中予以更改。 
三、汽车衡准确度的认知误区 
(1)现状 
目前我国汽车衡行业中,无论是生产企业,还是使用用户,甚至包括某些检定机构,一
个最大的认识误区就是认为只要衡器在检定和型式评价中,能达到nmax大于 3000 分度,做到
4000、5000、6000、8000 甚至 10000 分度,就可以认为准确度做到III级秤nmax4000、5000、
6000、8000 甚至 10000 分度,或者II级秤nmax5000、6000、8000 甚至 10000 分度了,往往忽
略了衡器的准确度还要是看衡器在使用中的各类环境中能否达到,衡器是主要看使用而不是
主要看检定的,并非在标准的环境条件下用砝码标定一下,能够做到大于 3000 分度,就认
为可以做到大于 3000 分度的。 
从目前的汽车衡生产企业,使用用户,甚至包括某些衡器技术检定机构出具的计量器具
制造许可证上都可以看到上述III级秤nmax4000、5000、6000、8000 甚至 10000 分度,或者II
级秤nmax5000、6000、8000 甚至 10000 分度的现象。关键的问题是在何种环境下使用,露天
使用的大宗货物计量汽车衡能做到如此高的准确度吗?请看下面的分析说明: 
(2)露天使用的大宗货物计量汽车衡能做到大于nmax3000 分度的准确度吗? 
从非自动衡器的分类中,对于大于nmax3000 分度的数字指示秤,如果从台案秤和地上/
中衡两大类产品来看,台案秤相对容易些,因为根据使用条件受外界环境的影响较小,而露
 4天使用又没有任何保护措施的大宗货物计量地上/中衡(包括吊秤、料斗秤、轨道衡等产品)
由于受使用场地周围环境的影响很大,因此几乎是不可能做到大于nmax3000 分度的。理由有
以下两个方面: 
A.使用环境的影响因素 
在OIML R76 的各类版本中都明确指出,在室外使用、而没有环境保护措施的非自动衡
器是不得大于nmax3000 分度的。此规定主要指没有环境保护措施的室外环境如大气压、刮风、
下雨、雪、温、湿度变化等自然环境。有关此类规定的解释与理论依据本人在 2006 年有专
门的论著:《关于露天使用衡器检定分度数n不能大于 3000 的论述》,刊登在《工业计量》2006
年第 6 期,和 2006 年 5 月中国衡器协会在杭州主办的全国衡器技术交流会会刊《2006 年称
重科技》上。从该论文中所分析计算的数据中,可以看到一台汽车衡在 6 级阵风,风向与地
面夹角为 45º,迎风面积假设为 8m²,就会对称量结果产生近 70kg的误差,实际汽车衡的迎
风面积远不止 8m²的。一台 3.4×18m的汽车衡, 由于下雨积水而可能产生 153 kg的称量误
差。而实际使用中有哪一家用户说,刮 6 级风或下雨而停止使用的呢? 
B.型评测试条件的限制 
如果市场上存在nmax10000 分度的大型数字指示秤,特别是地上/中衡(包括料斗秤、轨
道衡等产品),首先要问是如何通过产品的型式评价的?因为大部分大型衡器不像台案秤,
是不具备整体做全部测试的条件,而是采用模块法测试,也就是说对于仪表和传感器是要单
独测试的,例如对于仪表来说如果要做nmax=10000 的数字指示秤,首先:根据误差分配因子
约为 0.5,即仪表单独测试首先要求的最大允差MPE要比整机秤的最大允差MPE严一倍,其次:
用来检测仪表的基准源又要比仪表的允差高三倍以上。如此高要求的测试基准源,除了砝码
(用于整机标定)以外,靠如此高要求的基准仪表标定来实现仪表的测试几乎是不太可能的。 
根据上述分析可以得出结论:不少企业认为在室外使用而有没有任何环境保护措施的非
自动衡器可以做到大于nmax3000 分度是认知上的错误。建议各地质量行政监管技术机构对于
目前市场上在用或准备使用的汽车衡产品进行一次梳理,凡是不合理的使用场合,应该回归
到合理的准确度评价上来。 
四、计价秤准确度的认知误区 
(1)现状 
一谈起计价秤由于是属于贸易结算的衡器,所以大家都可能异口同声地说,目前国内的
计价秤都是III级衡器。我查阅了一下,目前我国几乎所有的计价秤产品上都标注有III级衡器
的标志。而且几乎所有的计价秤产品的技术指标上,都体现了最大检定分度数nmax=3000 分度。 
从上述的现实情况可以看出,几乎所有计价秤生产厂将nmax=3000 分度作为了最基本的要
求了。但是实际的产品质量呢,却是大相径庭。从历次计价秤的全国抽查所反映的问题来看,
有相当的计价秤产品是达不到nmax=3000 分度的技术要求的。特别是在流通领域的抽查中,显
得尤为突出。在这种形势下,一些计价秤生产厂为了能通过抽查,采取了“两张皮” 做法:
一是型评样机与实际产品不一致,二是监督抽查的产品与实际生产的产品不一致。 
(2)农贸菜市场的计价秤有必要都是 3000 分度吗? 
而从本文一开始的分析中,已经很明确的指出III级衡器的nmax并不都是nmax=3000 分度的。
因为nmax=500 分度同样可以是III级衡器,nmax=10000 分度同样可以是III级衡器。不少人一说
到III级秤,就认为是nmax=3000 分度,这是一个认知上的误区。 
第二,目前我国的所有的计价秤产品是否都必须达到nmax=3000 分度呢?虽然作为国家行
为可以规定凡是用于贸易结算的非自动衡器必须是III级衡器,但是到目前为止也还没有此规
定,而作为计价秤产品必须达到nmax=3000 分度的规定,起码我国到目前还没有见到。这是一
些衡器生产厂为了提高市场竞争力,人为拔高秤的准确度的行为。 
在 JJG 555-96《非自动秤通用检定规程》中可以查到规定有:凡是用于贸易结算的非
 5自动秤,其最小检定分度数,对于 III 级秤不得小于 1000 分度,对于 IIII 级秤不得小于 400
分度。 
我国目前市场上在用的电子计价秤主要分为三类。一类是最量大面广的用于农贸菜市场
和流动摊位的电子计价秤;另一类是超市大卖场用的条码打印计价秤;最近又有一种带打印
的简易收银秤,主要用于较小的超市或商店。从最量大面广的用于农贸菜市场和流动摊位的
电子计价秤来看,由于被计量的货物属于较低的价值,因此将此类秤统统规定为nmax=3000
分度,是不尽合理的。理由是目前广大顾客在物品价格交易上,人民币结算主要以“圆”和
“角”为计算单位,而最小计算单位用“分”作为计量单位已经很少见了。对于每 500g只
有数圆人民币的货物,用nmax=3000 分度的秤来计量没有实质的意义。我们可以看到在国外甚
至是发达工业国,其农贸市场所用的计价秤,还有不少是nmax=400 分度、800 分度的度盘秤。 
设想一下,如果将目前我国电子计价秤的准确度进行分等管理,将超市大卖场用的条码
打印计价秤和用于较小超市或商店带打印的收银秤,准确度规定为必须III级nmax=3000 分度;
而对于最量大面广的用于农贸菜市场和流动摊位的电子计价秤,根据货物的价值将准确度分
别规定为必须III级nmax=2000 分度、甚至nmax=1500 分度、nmax=1000 分度,或者IIII级nmax=400
分度、800 分度,不是就从根本上解决问题了吗?此举一来,既能符合目前我国正在有效执
行的JJG 555-96《非自动秤通用检定规程》中的规定要求;二来,广大衡器生产厂能够较轻
而易举做到符合OIML R76 的规定,而没必要做成型评一个样,正常生产一个样的两张皮,
来欺骗社会。也不会发生计价秤的全国抽查有相当的计价秤产品是达不到技术要求的现象
了。当然大家认为就是如此分等还是不能合格,我们再来探讨是否OIML R76 的技术指标不
能适应中国的国情,也为时不晚的。 
从上面的设想中,关键的问题是广大的衡器生产厂根本不需要修改 JJG 555-96《非自
动秤通用检定规程》中有关贸易结算用非自动秤准确度的规定要求。建议根据专题调研,出
台一个具体的根据使用场合或货物价值的不同准确度要求的分等管理规定即可(以前虽然也
有类似的规定,但是没有具体针对计价秤的规定)。此规定必须通过行政手段,具有监管的
强制性。这样也可以避免各衡器生产厂互相攀比抬高秤的准确度指标。如果生产厂硬要抬高
准确度,那如果在市场上抽查出不合格产品,就要有严罚措施。 
 
结束语 
最近我国衡器界中展开的有关非自动衡器分类与准确度相关的讨论,如何正确评定非自
动衡器的准确度是问题的关键所在。促使大家思考的问题是:如何区分秤和天平?露天使用
的大宗货物计量汽车衡能做到大于nmax3000 分度的准确度吗?农贸菜市场的计价秤有必要都
是 3000 分度吗?本文在文中给出了答案与建议。希望本文能够抛砖引玉,引起我国广大衡
器生产厂、各地方衡器技术检测机构和广大的用户重视并明白其中的道理。衡器生产厂应注
重自身的技术发展,抛弃低价位竞争的格局,加强生产企业的主体责任;而衡器检测技术机
构在非自动衡器的市场监管上严格执法;广大用户应更关注有关的标准和技术法规的要求。
真正明白市场经济是信誉经济,科学、合法与诚信是规范目前我国衡器市场产品质量的根本道理。