2. 计量基础
高精度电子秤的标定，本质上是在“质量真值”与“电信号读数”之间建立一条可追溯、可复现的映射关系。要判断一台秤是否合格、标定是否有效，必须先掌握计量学中最基础的一组术语：质量单位、砝码等级、误差、不确定度，以及线性度、迟滞、重复性这三项典型的静态特性指标。它们既是标定方案的设计依据，也是标定报告的数据语言。
一、质量单位与量值溯源
国际单位制中，质量的基本单位是千克（kg）。2019 年国际单位制修订后，千克由普朗克常数 h 定义，不再依赖国际千克原器。工程中常用的导出单位包括克（g）、毫克（mg）、吨（t），电子秤标定中还会遇到克拉（ct）等专用单位。
量值溯源的核心逻辑是：工作用秤 → 标准砝码 → 上一级标准砝码 → 国家质量基准。每一级都通过校准传递量值，并给出相应的不确定度。标定工作中，砝码就是“把国家基准搬到秤台上”的载体，因此砝码等级直接决定了标定结果的可信上限。
二、砝码等级与选用原则
我国现行规程 JJG 99《砝码》将砝码分为 E1、E2、F1、F2、M1、M2、M3 等准确度等级，其中 E1 最高、M3 最低。等级越高，允许偏差越小，材质与表面处理要求也越严。选用砝码时通常遵循“三分之一原则”或更严的“十分之一原则”：砝码的最大允许误差应不大于被检秤最大允许误差的 1/3，高精度场合建议达到 1/10。
| 砝码等级 | 典型材质 | 典型用途 | 选用提示 |
|---|---|---|---|
| E1 / E2 | 奥氏体不锈钢、铂铱合金 | 基准传递、高精度天平校准 | 恒温恒湿、无尘环境 |
| F1 / F2 | 不锈钢、黄铜镀铬 | 精密电子秤、分析天平标定 | 需定期送检，注意磁化 |
| M1 / M2 | 铸铁、碳钢镀锌 | 工业秤、台秤、地磅 | 成本低，注意防锈与磨损 |
| M3 | 铸铁 | 粗略校验、现场比对 | 不宜作为高精度标定标准 |
三、误差与不确定度：两个不能混淆的概念
误差是测量结果与真值之差，是一个带符号的确定量，但真值通常不可知，所以误差只能估计。工程中常用“示值误差”表示：
示值误差 E = 秤的示值 I − 标准砝码折算质量 m_ref
相对误差 = E / m_ref × 100%不确定度则是对测量结果分散性的定量描述，回答的是“这个结果有多可信”。它由多个分量合成，包括砝码本身的不确定度、重复性引入的不确定度、偏载与温度影响、分辨力引入的不确定度等。误差告诉你“偏了多少”，不确定度告诉你“这个偏差值本身有多准”。标定报告中两者必须同时给出，否则结论不完整。
四、线性度、迟滞与重复性
这三项是电子秤静态特性的核心指标，直接决定标定曲线是否可用。
- 线性度：实际输入—输出曲线与理想直线的最大偏差，通常以满量程的百分比表示。它反映秤在整个量程内是否“均匀响应”。
- 迟滞：同一载荷在加载与卸载过程中示值之差的最大值。迟滞大，说明传感器弹性体或机械结构存在残余变形、摩擦或蠕变。
- 重复性：在相同条件下多次加载同一载荷，示值之间的一致性。重复性差，往往意味着安装松动、振动干扰或 AD 采样噪声过大。
三者常被合称为“三性”，在标定中通过多点加载、正反行程、多次循环来分离评估。若线性度差，需检查标定分段与拟合方式；若迟滞大，需检查机械装配与传感器质量；若重复性差，应先排除环境与电气干扰，再考虑传感器本身。
五、标定场景中的实际应用
假设一台量程 30 kg、分度值 1 g 的精密电子秤需要标定。选用 F1 级 20 kg 砝码，其最大允许误差约为 ±100 mg，满足 1/3 原则。标定流程通常包括：预热、零点校准、加载 5～6 个均匀分布点、正反行程各测 3 次、记录示值、计算示值误差、线性度、迟滞与重复性，最后合成不确定度。
标定点：0 / 5 / 10 / 15 / 20 / 25 / 30 kg
每点循环：加载 → 稳定 10 s → 读数 → 卸载 → 稳定 10 s
记录字段：标准值、示值、误差、温度、湿度、操作员
判定依据：|E| ≤ 最大允许误差，且三性指标在规格内六、复盘：从术语到工程判断
掌握这些术语的最终目的，是让标定结论可解释、可追溯。误差告诉你当前偏差，不确定度告诉你结论的置信边界；线性度、迟滞、重复性则分别指向拟合方式、机械状态与测量环境。只有把“单位—砝码—误差—不确定度—三性”串成一条完整的证据链，标定报告才具备工程说服力，也才能支撑后续的修正、补偿与合格判定。