重量传感器制造商应积极采用国际标准
重量传感器制造商积极采用国际标准和国际建议,是促进对外贸易、实现与国际标准接轨的一项重大技术举措,是增强我国国有企业竞争能力,参与国际市场竞争的必由之出路。面对与国际水平的差距和我国国民经济持续发展的大好形势,我国的重量传感器厂家应该瞄准国际先进技术,迎接竞争与挑战,为21世纪重量传感器产品跻身国际市场而努力。

重量传感器作为电子衡器和称重仪表的心脏,则是称重信息采集系统的核心部件。因此,传感器性能的优劣或质量的高低,对整个称重控制系统起到至关重要的作用。现代电子称重技术已由单一的称量用途,延伸到生产过程和工艺流程等过程控制领域,特别是物流中各环节的自动检测和监控。

一、 国内采用OIML R60“重量传感器计量规程”的现状

1998年5月1日实施的GB/T 7551-1997“重量传感器”为产品标准(以下称为新国际标准),等效采用OIML R60(1991)“重量传感器计量规程”国际建议,替代了原GB 7551-87“电阻应变重量传感器”国家标准(以下称为旧国际标准)。

1. 新旧国际标准在技术上的主要差异

在重量传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上,新旧国际标准有质的差异。传统概念上,负荷传感器是重量传感器、测力传感器的统称,用单项参数评价它的计量特性。旧国际标准将应用对象和使用环境条件xx不同的“称重”和“测力”两种传感器合二为一来考虑,对试验和评价方法未给予区分。旧国际标准共有21项指标,均在常温下进行试验;并用非线性、滞后误差、重复性误差、蠕变、零点温度附加误差以及额定输出温度附加误差6项指标中的{zd0}误差,来确定重量传感器准确度等级,分别用0.02、0.03、0.05......1.0表示。

随着科学技术的发展和人们认识水平的提高,从事称重技术的科技人员早已意识到增加温度灵敏度试验项目,进行加载下的温度试验,对评价重量传感器的技术性能至关重要。等效采用OIML R60国际建议的新国际标准,则适用于进行质量测量的重量传感器,其评价指标为以下7项:重量传感器精度误差、重复性误差、温度对最小静载荷输出的影响、蠕变、最小静载荷输出恢复值、大气压力的影响以及湿度的影响。对于前五项技术指标,均要求在高低温箱内的20℃、40℃、-10℃、20℃四个温度下有序地进行加载试验。对于大气压力的影响,要求在大气压力试验装置内完成。对于CH湿度的影响,则要求在湿热箱内进行持续12天的湿热循环试验。新国际标准采用了包括非线性、滞后误差以及温度对灵敏度影响的{zd0}允许误差(极限误差带),来确定重量传感器的准确度等级,分别用A、B、C、D和{zd0}分度数 nmax的{dy}位数字来表示。例如:用C3表示C级和3000分度。

2.新国际标准的贯彻实施

新国际标准颁布已五年之久,国内贯彻实施的情况如何?我们可以从国家质检总局近几年组织的电子计价秤质量抽查公布的结果,间接了解重量传感器质量的整体水平。

从20世纪80年代我国兴起传感器热之日起,不论是荷重传感器还是称重测力传感器,通常采用的一直是电阻应变式传感器的试验评定方法。正是由于新旧国际标准在技术指标和试验方法上差异太大,所以新国际标准的实施必然会经历一个转变观念、消化吸收的较为漫长而艰难的历程。新国际标准带给生产企业的是一个全新的概念,他们需要的是:学习和理解新国际标准规定的试验方法、计算程序;完善或添加高低温试验箱、大气压力试验装置、湿度试验箱等设备;按新国际标准规定的程序实地进行产品的试验和评定;根据试验结果进行技术和工艺上必要的修改和调整,积累数据、找出规律、取得经验。只有这样才能为批量生产打下技术和工艺基础。

对电子计价秤国家抽查中反映出来的产品质量问题进行技术分析后,我们发现最为突出的,是温度试验和电磁兼容项目不合格。显然,电子计价秤常温称量试验及温度、湿热试验合格与否,主要取决于其重量传感器的温度灵敏度性能。由此可见,传感器质量是制约我国电子计价秤产品整体质量提高的关键所在,主要原因可归纳为:

(1)与先进国家相比,我国重量传感器制造和工艺总体水平比较落后,主要表现在工艺装备与检测仪器老化,产业化程度低,稳定性、可靠性与环境适应性差。实际上重量传感器是一种技术密集型产品,影响其温度灵敏度的因素很多,除了与弹性体结构、材料、应变计、粘接剂、补偿元器件的质量有关外,贯穿于传感器生产全过程的工艺控制是个尤为重要的因素,例如对防潮和密封工艺技术的控制。

(2)大部分重量传感器厂家多年来一直使用载荷传感器的试验方法,从来不做加载温度试验。迄今仍有相当一部分中小型企业,由于检测设备陈旧简陋,缺乏完成新国际标准必需的检测手段(例如:加载温度试验、湿热试验、大气压力试验等设备),因此难以执行新国际标准的试验方法,生产中继续沿用旧国际标准。

(3)一些不具备传感器生产能力的小型衡器生产企业,只能采用外购配套方式。个别企业受利益驱使,一味追求低成本、高利润,加上企业自身又不具备检测手段,难把传感器进货质量关而使用无质量保证的传感器就等于给衡器装上了一个先天不足的心脏,埋下了质量隐患。

(4)企业对国际标准和规程的学习和理解不深不透,或受自身检测设备能力所限,不能严格按照规定的方法和程序进行试验(例如:加载时间的控制),从而大大制约了产品性能的改进和质量的提高。

(5)技术监督管理力度不够,措施不当。据悉2000年北京市质量技术监督局曾下文规定,在重量传感器生产许可证的取证和换证工作中,均要按照新国际标准对企业的生产和试验能力进行考核;若某企业不具备试验条件,则需提供委托其他技术机构进行试验的委托合同书。但在实际执行中往往流于形式,收效不大。例如:2001年1月,某企业与中国计量科学研究院签署了这样的委托合同,但两年过去了仍只是一纸空文。

3.重量传感器国家计量检定规程

1990年计量部门根据需要,先于国际标准制定了等效于OIMLR60的JJG699-1990“重量传感器”计量检定规程。由于该规程的技术内容属于型式评价(型式试验或定型试验)范畴,试验内容多、所需时间长,计量技术机构难以按此执行日常检定工作,所以自颁布后未被认真采用过,致使重量传感器的检定依据,仍是参考JJG391-1985“负荷传感器试行检定规程”。

由中国计量科学研究院和304所负责修订、“力值硬度计量技术委员会”归口的“重量传感器检定规程”,它等效采用OIML R60(2000)版“重量传感器计量检定规程”。需指出的是,欲使修订后的版本真正发挥其应有的“检定规程”作用,不重蹈覆辙,简单照搬国际建议显然是不合适的。应看到该国际建议更适合于重量传感器的型式评价和型式批准,如果参照它起草重量传感器检定规程,则应充分考虑其可操作性和适用范围;否则在实际中执行不了,又会被束之高阁。

二、OIML R60 (2000)版国际建议与1991版的分析对比

OIML R60 (2000)版国际建议由其“质量密度测量仪器技术委员会”(TC9)起草, 于2000年获国际法制计量大会正式批准,替代1991年的旧版本(包括1993年颁布的附录A)。

OIML R60(2000)版在1991版的基础上做了修改和完善,提出了分配系数(PLC)的概念。分配系数是用于确定{zd0}允许误差(mpe)的、以小数表示的、无量纲系数,它表明当传感器用于电子衡器时,归因于传感器本身而占电子衡器总误差的份额。在电子衡器{zd0}允许误差中,使用各部件所占误差比例的分配系数的概念,显然更为科学合理。OIML R60 (2000)版还在加卸载控制时间上,做了一些小的改动。

OIML R60(2000)版中新增的内容主要有:重量传感器型式试验抽样应遵循的原则;带有电子装置的重量传感器附加性能试验及稳定性试验项目,包括预热时间、电源电压变化、短时电源电压降低、脉冲串(电快速瞬变)、静电放电、电磁场辐射、量程稳定性;带SH湿度符号重量传感器的湿热稳定状态试验等。

由于新国际标准在重量传感器制造商中贯彻实施的效果不显著,因而国内重量传感器质量的整体水平与OIML R60 (2000)版国际建议的要求相比,差距就更大了。所以要实现与国际标准接轨,任重而道远。

三、 我国重量传感器厂家取得OIML证书的概况

本世纪初,重量传感器的设计水平、可靠性和产业化程度迅速提升,在这个电子衡器产品竞争日趋激烈、重量传感器市场日趋国际化的新形势下,我国的企业要想打入国际市场、参与国际竞争,就应使产品本身具有国际{yl}的质量,特别是应具有适合国际市场需求的计量管理能力。从这个意义上讲,产品取得了国际法制计量组织的OIML证书,就相当于拿到了进入国际市场的准入证。

1.国际法制计量组织OIML 证书制度

OIML证书制度,是指OIML的计量器具型式合格证书的颁发、注册和使用制度。当通过型式评价证明某类计量器具符合OIML国际建议要求时,即可颁发由国际法制计量局(BIML)统一制定的合格证书,并由BIML统一注册登记,向世界各国、各地区公布。其主要目的是为了避免在国际贸易中,出现各国对某计量器具重复进行型式批准的情况,以促进国际贸易的顺利发展。我国作为该组织的正式成员国,按国际法制计量公约规定,有义务贯彻执行。无疑,执行此制度有利于了解并按国际游戏规则办事,也有利于我国计量器具的出口。重量传感器属颁发OIML证书的计量器具之一。

2.OIML 证书指定试验机构

根据国家局技监量函(1995)013号《关于指定承担OIML证书制度实验单位的通知》的有关规定,2001年中国计量科学研究院和中国测试技术研究院,先后通过了国家质量监督检验检疫总局OIML中国秘书处组织的同行专家的现场技术评审,取得了重量传感器OIML证书指定试验机构的资质证书,成为了国内承担重量传感器OIML证书试验的指定技术机构。

3.型式试验报告的国际计量双边互认

2001年,在“国家质量监督检验检疫总局(AQSIQ)与德国xx物理技术研究院(PTB)非自动衡器和重量传感器型式试验报告相互承认协议”项目中,中国计量科学研究院的测力实验室和中国测试技术研究院作为重量传感器型式试验指定机构,中国计量科学研究院的质量称重实验室和青岛衡器检测中心作为非自动衡器型式试验指定机构,参加并完成了中德双方同行专家的实验室现场评审和技术文件交换等工作,为最终签署中德互认协议奠定了技术基础。2001年11月1日,在人大会堂举行的、有德国总理施罗德参加的中德双方29个合作项目签字仪式上,总局宣湘司长和PTB副院长ManfredKochsiek正式签署了该项协议。

国际计量双边和多边互认,适应了经济全球化的需要。中德非自动衡器和重量传感器型式试验报告互认协议的签署,有利于推动我国非自动衡器和重量传感器产品跻身欧洲市场并抢占市场份额,对扩大我国法制计量工作在国际上的影响、提高我国法定计量技术机构的国际知名度、促进我国重量传感器与国际接轨,都具有十分重要的意义。

4.我国重量传感器厂家取得OIML证书的概况

我国加入WTO后,将享受世贸组织一揽子协议下的有关待遇和优惠政策,可以与各成员国公平开展贸易往来,这给我国重量传感器技术的发展带来了新的机遇,同时也带来了新的挑战。

目前,国内重量传感器公司/厂家的发展已大有涉足国外市场、参与国际竞争的趋势。迄今为止,向国家质检总局国际法制计量组织OIML中国秘书处提出取证咨询和申请的制造商企业已有二十余家。受秘书处委托,我们完成了部分企业申请资料的技术审查,并先后承担了几家企业重量传感器OIMLR60的试验工作。遗憾的是,到目前为止全国只有4家企业的8个系列产品基本通过OIMLR60的型式试验,取得了OIML证书。这个结果,比较客观地反映了我国重量传感器当前的整体水平及其与国际建议要求之间的实际差距。还需指出的是,型式试验指定机构目前出具的试验报告仅对试验样品负责。

通过承担OIML中国秘书处委托的型式试验任务,我们感触甚多。一是OIMLR60国际建议的计量要求、技术要求以及管理要求,相当科学、求实和严谨。二是我国重量传感器的不合格项,主要表现在高温40℃和低温-10℃下试验得出的传感器误差、重复性误差和蠕变误差分别超差;温度对最小静载荷输出影响指标超差;湿热影响项不过关。三是改善温度灵敏度的相关性能是当前重量传感器技术突破的难点。

四、 对制造商几点建议

(1)加大GB/T 7551-1997“重量传感器”和OIML R60 (2000)“重量传感器计量规程”的宣贯力度,组织培训班,举办宣贯会。技术机构应当指导企业建立健全检测设备,帮助培训质检人员,促使企业自我监督职能真正发挥作用。

(2)GB/T 7551-1997“重量传感器”为推荐性标准,鉴于它的重要性,建议有关部门采取措施,促进广泛采用,鼓励贯彻执行。在今后标准的修订中,建议积极采用OIML R60 (2000)版国际建议,必要时将其升格为国家强制性标准。

(3)建议企业与科研单位联手,开展温度、湿度变化对传感器零点漂移影响的研究,以提高制造技术和工艺水平为突破口,攻克传感器温度、湿度特性的关键技术,提高批量生产质量,抓好以技术为先导、以质量为中心、以管理为基础的企业建设。

(4)对衡器和重量传感器的制造、使用和维修进行监督和管理,历来是法制计量的重要内容之一。建议国家质检总局加大对重量传感器产品质量的国家监督抽查,以规范和促进重量传感器市场的健康发展。

ps:电子称重用的设备又称电子衡器,它还涉及国内外贸易结算和广大消费者的利益,属国家强制管理的法制计量器具,也是xxxx管理的6种计量器具之一。

(中国计量科学研究院 于梅 施昌彦)

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