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隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)外貿(mào)易中，使用由稱重傳感器特別是應(yīng)變式傳感器作為承載元件的地磅越來(lái)越多。這些稱重傳 感器大多數(shù)在使用前用產(chǎn)生力值的儀器或機(jī)器進(jìn)行校準(zhǔn),主要是各種力標(biāo)準(zhǔn)機(jī):靜重式、杠桿式、疊加式或液壓式。當(dāng)把稱重傳感器組裝到衡器上后，雖然制造廠已經(jīng)用標(biāo)準(zhǔn)缺碼進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)過(guò)，但仍應(yīng)根據(jù)具體使用地點(diǎn)對(duì)相應(yīng)的地磅進(jìn)行調(diào)整，以消除由于重力加速度值的不同所帶 來(lái)的附加誤差。這些對(duì)于'已使用電磁補(bǔ)償稱重傳感器，并且用內(nèi)置的調(diào)整破碼或外部的已校準(zhǔn)精密砝碼進(jìn)行調(diào)整的高精度地磅不成問(wèn)題。但從商業(yè)觀點(diǎn)看使用內(nèi)裝調(diào)整法碼太貴，從法制計(jì)量觀點(diǎn)看在地磅使用地一般不允許用戶用外帶缺碼進(jìn)行調(diào)整，只能由授予權(quán)的計(jì)量人員調(diào)整。因此，當(dāng)?shù)匕醯闹圃斓攸c(diǎn)和使用地點(diǎn)的地理緯度和海拔高度相差較大時(shí)，制造廠應(yīng)根據(jù)二者差值引起的重力加速度值之差對(duì)地磅進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整——稱作重力加速度值調(diào)整。如果能夠在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹亓^(qū)劃分，地磅制造廠能據(jù)此對(duì)所制造的全部衡器進(jìn)行預(yù)先調(diào)整，并在地磅銘牌上標(biāo)出與預(yù)定使用地點(diǎn)的重力加速度值范圍相對(duì)應(yīng)的緯度和海拔高度的范圍。這樣不僅有利于制造廠對(duì)地磅的重力調(diào)整，也有利于使用者購(gòu)買(mǎi)滿足自己要求的地磅。同時(shí)使用者可以自由地在標(biāo)出的緯度和海拔高度對(duì)應(yīng)的地理區(qū)域內(nèi)移動(dòng)地磅，不必考慮其位置變化給稱重值 帶來(lái)的附加誤差。

1、基本原理

設(shè)地磅制造點(diǎn)A的重力加速度值為gA，其緯度和海拔高分別為<}>

A、hA ;使用地點(diǎn)B的重力加速度值為gB，其緯度和海拔高度分別為小

B、hB。質(zhì)量為m的物體在A、B兩點(diǎn)產(chǎn)生的力值：

式中和1 pa2分別為衡器制造地點(diǎn)和使用地•點(diǎn)的空氣密度；P為 物體m的材料密度。

所謂重力加速度值調(diào)整是指當(dāng)該衡器在B點(diǎn)得到fk的顯承值時(shí)， 對(duì)應(yīng)的所加砝碼質(zhì)量為111\令％ (3)

假設(shè)二地空氣密度相同，即由式⑴、式⑶得：

爪Sa =^Sb

即.m~m =gA~SB (4)

• rn gB

對(duì)應(yīng)的調(diào)整質(zhì)量為-Am。式(4)為在地磅制造地點(diǎn)對(duì)其按使用地點(diǎn) 重力加速度值進(jìn)行調(diào)整時(shí)，質(zhì)量調(diào)整的計(jì)算公式。由此看到，當(dāng)?shù)匕跏?nbsp;用地點(diǎn)的重力加速度值與其制造地點(diǎn)的重力加速度值相差較大時(shí)，制 造廠應(yīng)對(duì)該地磅進(jìn)行重力加速度值調(diào)整。調(diào)整前提是在一定準(zhǔn)確度范 圍內(nèi)知道二個(gè)地點(diǎn)的重力加速度值。

2、—些國(guó)家的霣力區(qū)劃分情況

意大利、德國(guó)分別于1994年和1995年在國(guó)家的計(jì)量法規(guī)中規(guī) 定了重力區(qū)，這些法規(guī)使地磅生產(chǎn)廠能夠直接使用該法規(guī)定的一個(gè)、二個(gè)或幾個(gè)重力區(qū)的平均重力加速度值對(duì)地磅進(jìn)行正確調(diào)整。與此 同時(shí)，奧地利也作了相應(yīng)的重力K劃分。由于重力相對(duì)變化較小，因此能夠確定足夠大的重力K。在高度h相同時(shí)，重力加速度值 的大變化Ag—(即兩極與赤道的重力差值)約為0.051118_2或0.5%。 在地理緯度相同時(shí)，重力加速度值隨高度h的增加而變小，每 1000m減少0.003mS_2。因此重力區(qū)主要是對(duì)那些南北距離大或者地 勢(shì)髙低不平的國(guó)家或地區(qū)。歐洲法制計(jì)量合作組織于2000年建立 了統(tǒng)一的重力區(qū)。

重力區(qū)的大小和數(shù)目取決于衡器在重力區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)對(duì)其允許 的大誤差，即重力區(qū)的重力加速度值大變化范圍。德國(guó)和意大利 利用下式確定重力區(qū)的重力加速度值范圍：

(5)式中:Ag/g是重力區(qū)內(nèi)重力加速度值的相對(duì)允許變化量，erap是所 關(guān)心的衡器的大允許誤差，n是地磅檢定分度值e的數(shù)目大量 程除以檢定分度值，e通常等于數(shù)字分辨力d)。由于德、意兩國(guó)的省份 所跨的緯度范圍較小，因此他們根據(jù)行政管理邊界進(jìn)行重力區(qū)劃分。歐洲法制計(jì)量合作組織建立的歐洲新重力K對(duì)原來(lái)已建立和沒(méi)有建 立的國(guó)家均適用，新重力區(qū)與政治和國(guó)界無(wú)關(guān)。其建立的依據(jù)是:1)為 地磅確定了獨(dú)立的重力區(qū),它只與物理影響因素<t>和h以及地磅的準(zhǔn) 確度有關(guān);2)參考重力加速度值gR由標(biāo)準(zhǔn)的重力計(jì)算公式算出，該值 用做地磅調(diào)整依據(jù);3)在重力區(qū)內(nèi)用同一準(zhǔn)則計(jì)算重力加速度值的大相對(duì)允許誤差’即：

(6)g (3n^e)

該準(zhǔn)則比德、意兩國(guó)的準(zhǔn)則嚴(yán)格3倍,其重力區(qū)范圍比德、意給出 的重力區(qū)明顯偏小。

3、我國(guó)重力區(qū)劃分的建議 3.1劃分準(zhǔn)則

考慮到以下因素，建議我國(guó)采用意大利和德國(guó)的重力區(qū)劃分準(zhǔn)則， 即按式(5)確定重力區(qū)的重力加速度值范圍。1)我國(guó)幅員遼闊，地勢(shì)高低 不平，緯度差A(yù)4>=50。，拉薩與廣州的海拔高度差大于3000m。因此所劃重力區(qū)的緯度和高度范圍不宜過(guò)小,重力區(qū)數(shù)目不宜過(guò)多。2)制造廠的重力加速度值調(diào)整方便，用戶在較大范圍內(nèi)移動(dòng)秤時(shí)不會(huì)影響秤的準(zhǔn) 確度。

劃定重力K的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何確定重力加速度值。地球上任何一點(diǎn)的重力加速度值可以用法或相對(duì)法進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量相對(duì)不確定度可達(dá)10"8或更高?？紤]到秤的大允許誤差，實(shí)際上可以 用正常重力公式(7)計(jì)算出與緯度+和海拔高h(yuǎn)相對(duì)應(yīng)的重力加速度值。

根據(jù)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院重力室的大量重力加速度值實(shí)測(cè)結(jié)果， 重力加速度值計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的相對(duì)偏差一般不超過(guò)5xlO—5。這一結(jié) 果得到德國(guó)力學(xué)計(jì)量專家的確認(rèn)。

3.2劃分方法

⑴確定重力區(qū)的邊界。重力區(qū)的緯度邊界辦1、(()2取1。(或0.5。) 的整數(shù)倍;海拔高度邊界hi、h2取100m的整數(shù)倍。（2)計(jì)算所定義的 重力區(qū)的大重力偏差

髙度平均值:>^=1/2% +h2) (8)

緯度平均值:(9)

重力區(qū)的重力參考值:gR=g(<l)m,hJ (10)

諱度變化帶來(lái)的g值量大偏差:Ag^l/2 | g((h山J-g(小2，hJ I (11) 髙度變化帶來(lái)的g值大偏差:ASl=l/2x0000003085 || (12)

檢查大相對(duì)允許誤差的準(zhǔn)則(Ag^ +Ag^ ( emp /(n ■ e)是否成立。

4、結(jié)論

我國(guó)南北距離大，地勢(shì)髙低不平，本文提出建立我國(guó)重力區(qū)的概念是適宜的。當(dāng)?shù)匕醯闹圃斓攸c(diǎn)和使用地點(diǎn)的地理緯度tp和海拔高度h相差較大時(shí)，制造廠可根據(jù)質(zhì)量調(diào)整的計(jì)算公式(4)對(duì)地磅進(jìn)行重力加速度值調(diào)整。文中敘述的重力區(qū)劃分準(zhǔn)則和劃分方法具有普遍意義, 不受國(guó)別、緯度和海拔高度的限制。通過(guò)大量計(jì)算給出我國(guó)10個(gè)重力區(qū)的地理緯度小和海拔高h(yuǎn)的范圍，每個(gè)重力區(qū)覆蓋的省份數(shù)，每個(gè)省份覆蓋的重力區(qū)等。利用給出的重力區(qū)，枰的制造廠可根據(jù)自己和用戶所在地點(diǎn)重力區(qū)對(duì)地磅進(jìn)行重力調(diào)整：地磅用戶可根據(jù)欲購(gòu)地磅銘牌上所標(biāo)重力區(qū)的緯度和海拔高度范圍，確定自己所選地磅，同時(shí)可在銘牌上標(biāo)出的重力區(qū)范圍內(nèi)，自由移動(dòng)該地磅。重力區(qū)還可用于力值、壓力等與質(zhì)量和重力加速度值相關(guān)的計(jì)量領(lǐng)域中。