非自動數字電子衡器的NTEP認證

非自動數字電子衡器的NTEP認證

梅特勒-托利多（常州）稱重設備系統有限公司 劉云 劉玉春

    前言
    NTEP是美國為了保證貿易和商業的公正性，保護用戶的利益不受損害，對用于貿易和商業的稱重、計量產品進行的型式評定程序（the National Type Evaluation Program）的簡稱。NTEP證書是由美國稱重計量協會 (the National Conference on Weights and Measure,簡稱NCWM）發放的官方符合性證書，它表明產品已成功通過NTEP的評估，符合美國稱重和計量法規要求。用于貿易和商業的產品必須得到NTEP證書方可在美國市場銷售，對于非貿易和商業的產品，NTEP認證不是必須的，制造商可以自主決定是否需要取得NTEP證書。用于貿易和商業的產品如衡器、出租車計費器、水表、電表、油量計等稱重和計量設備均須得到NTEP證書。
    非自動數字電子衡器是比較常見的用于貿易和商業的稱重計量設備，本文以此為例對產品如何取得到NTEP證書進行說明。
    衡器的基本參數
    衡器進行NTEP認證申請時，制造商必須向NTEP管理機構提供衡器的準確度等級，最小秤量，分度值，分度數，計量單位，適用溫度范圍等衡器的基本參數，因此衡器要想取得NTEP認證證書，首先必須了解美國NTEP標準和法規對衡器基本參數的要求，只有清楚NTEP法規和標準的具體內容，制造商才能提供符合NTEP標準要求的申請表。
    衡器認證之前，首先必須對衡器的類別有明確的概念，NTEP標準對衡器的劃分非常細，對每種類別的衡器的測試要求均有具體的說明，按照Handbook44, 衡器可分為非自動衡器、自動稱重系統、皮帶秤、散料秤。非自動衡器應該符合Handbook 44 第2.20章的產品性能要求，非自動衡器又可細分為機械衡器（如機械臺秤、彈簧度盤秤等）和非自動數字電子衡器（如電子臺秤、計價秤、電子汽車衡等），非自動數字電子衡器應該遵循Publication 14數字電子衡器相關章節的法規要求。為了描述方便，下文如未注明，衡器均指貿易和商業用非自動數字電子衡器。
    Handbook 44規定衡器分為I、II、III、IIIL、IIII五個準確度等級，允差要求如表1所示。

表1

最大允許誤差（以檢定分度值e表示）
	0.5	1.0	1.5	2.5
準確度等級	測試載荷
I II III IIII III L	0-50000 0-5000 0-500 0-50 0-500	50001-200000 5001-20000 501-2000 51-200 501-1000	200001+ 20001+ 2001-4000 201-400	4001+ 401+
			分度數每增加500，允差增加一個檢定分度值

    衡器的準確度等級應由制造商確定，與衡器準確度等級有關的分度值，檢定分度數要求參見表2。

表2

準確度等級	檢定分度值e或d	分度數
		最小	最大
國際單位制
I II III III L IIII	1mg≤e 1mg≤e≤50mg 100mg≤e 0.1g≤e≤2g 5g≤e 2kg≤e 5g≤e	50000 100 5000 100 500 2000 100	100000 100000 10000 10000 10000 1200
英制
III III L IIII	0.002lb≤e≤0.005lb 0.005oz≤e≤0.125oz 0.01lb≤e 0.25oz≤e 5lb≤e 0.01lb≤e 0.25oz≤e	100 100 500 500 2000 100 100	10000 10000 10000 10000 10000 1200 1200

    在Handbook 44中，對有些比較特別的衡器如吊鉤秤、料斗秤、計價秤等，最小分度值和最小分度數的數值有另外的規定，如吊鉤秤的最小分度值應不小于0.2kg，分度數不小于1000。
    從表2中可以發現I、II級衡器只可以使用國際單位制單位（與OIML R76對應的I、II衡器的要求完全一致），III級、IIIL級、IIII級衡器可以使用國際單位制單位和英制單位，III L 級衡器主要用于大質量的物體稱重，所以單位oz不適用于該等級衡器。
    衡器的顯示分度值（一般用d表示）的表示方法與國內相同，分度值的形式以1x10k,2x10k,5x10k表示，指數k可以是正，負整數或零。例如：d=0.2g，d=100g，d=5g，等等。
    衡器的檢定分度值（一般以e表示）是衡器的一個重要參數，它的表示方法與分度值相同，如衡器的檢定分度值與分度值不相等，則檢定分度值必須出現在衡器上比較顯著的位置，對于I，II級衡器和單軌衡，如e≠d，應有d<e≤10d；但對于I級衡器，如d<1mg,此時e=1mg。對于III，IIII級秤（單軌衡除外），如e≠d，e必須標注在衡器上，并應滿足e≤d。
    衡器在規定的環境溫度下應能保證準確度，在Handbook 44中規定，任何準確度等級的衡器溫度范圍如未加說明，均認為是-10℃-40℃。制造商可以定義衡器的溫度范圍，但該溫度范圍必須標注在衡器上，Handbook 44對衡器的最小溫度范圍作了限制，參見表3。

表3

準確度等級	I	II	III，III L & IIII
溫度范圍	5℃	15℃	30℃

    衡器的最小稱量在Handbook 44中的規定參見表4。
    衡器如是多分度值或多量程衡器時，最小稱量應采用最小的分度值計算。多分度值和多量程衡器采用的分度值應標注在衡器上。

表4

準確度等級	分度值（e或d）	最小秤量（e或d）
I II III III L IIII	1mg≤e 1mg≤e≤50mg 100mg≤e 全部 全部 全部	100 20 50 20 50 10

　
    衡器的NTEP測試項目及允差要求
    衡器的NTEP申請被接受之后，型式評定樣機將被要求送往授權的試驗室接受型式評定試驗，制造商如能在樣機選擇之前對NTEP的測試項目和允差要求有比較清晰的概念，將有助于順利通過NTEP樣機型式評定試驗。
    NTEP測試項目包括基本測試項目和影響量測試項目，Publication 14中對測試項目和測試方法進行了具體的規定，但對于不同的衡器，如臺秤、平臺秤、汽車衡、軌道衡，每個項目的測試內容有很大的不同，現僅對最常見的電子衡器（包括計價秤、計數秤、電子臺秤）按照項目進行介紹，其他類衡器測試項目和允差要求請參閱Publication 14。
    大氣壓力測試：大氣壓力在95kPa ~ 105kPa的范圍內時，衡器的零點示值變化不大于1d。
    電源短時中斷測試：電源短時中斷時，衡器的示值誤差應不大于最大允差。
    抗電磁干擾測試：衡器在稱量具有磁性的載荷或被置于電磁環境中時，應能保持準確度。
    電源電壓變化測試：分為交流和直接兩類。如衡器采用交流供電，當電壓在110VAC-130VAC范圍內時，衡器能保持準確度，即示值誤差不大于最大允差。如衡器采用直流供電，當電池電壓雖然超出允許的工作范圍，但仍能正常工作時，衡器應保持準確度，示值誤差不大于最大允差。
    預熱時間測試：在衡器開機前，至少關斷電源8小時，開機后可正常工作時，立即加載砝碼至滿量程的一半，如檢測用砝碼組合不能正好構成滿量程的一半時，可采用檢測滿量程點的方法代替，在卸下砝碼衡器返回零點時，零點誤差應不大于最大允差。
    回零測試：在載荷被從衡器上卸掉，衡器回到零點時，零點的示值誤差不大于0.5d。
    鑒別力測試：在衡器的承載裝置上加上或減去1.4d的測試載荷時，衡器的示值應產生至少1d的變化。
    零點不確定度測試：衡器在零點的不確定度小于0.3d。
    加載測試：對于不同的誤差值，相應的稱量點均必須加以測試，最小秤量點、半量程點、滿量程點、最大允差改變點是必須測試的量程點，同時稱量點不能少于8個，以5000分度III級為例，20d、500d、2000d、2500d、4000d、5000d是必須測試點，補充的測試點可以選擇1500d，3000d等砝碼容易組合的稱量點，每個稱量點的誤差應不大于最大允差。
    卸載測試：對于分度數高于1000的衡器，卸載必須從最大秤量點開始。最小秤量點、半量程點、滿量程點、誤差改變點是必須測試的量程點。如分度數低于1000，卸載測試可以從半量程點開始，但加載時必須加到最大秤量點，每個測試點的誤差應不大于最大允差。
    偏載測試：偏載測試在滿量程的一半進行，測試的位置如下圖所示，每個位置的測試誤差應不大于該量程點最大允差。

圖1 單傳感器衡器	圖2 多傳感器衡器	圖3 等臂天平

    蠕變測試：加載衡器至滿量程，保持一小時后，記錄1小時前后的誤差，其差值應不大于最大允差；對于III L 級衡器，該誤差是最大允差的一半。
    重復性測試：NTEP實驗室一般是進行多次滿量程加載和卸載測試，每次衡器的示值誤差應不大于最大允差。
    傾斜測試：如衡器未裝配水平指示器，衡器必須軸向方向傾斜3%-5%，并在傾斜狀態下執行偏載、加載和卸載測試，示值誤差應不大于最大允差。
    溫度影響測試：溫度測試檢測四個溫度點，常溫點（一般是20℃），衡器標注的最高溫度點，衡器標注的最低溫度點，返回常溫點，測試項目包括加載測試、卸載測試、蠕變測試，示值誤差不大于最大允差。
    溫度對零點的影響測試：檢測的溫度點同溫度影響測試。檢測時，零點的自動跟蹤裝置必須停止運行或加以擺脫。該項目的誤差要求是：III L等級衡器每5℃允許變化3d,其他等級衡器每5℃允許變化1d。
    衡器的耐久性測試：開始前，衡器必須執行加載、卸載測試和兩次偏載測試，然后執行 100，000次固定秤量的加載，如秤的最大秤量小于100lb, 測試載荷是最大秤量的一半；如秤的最大秤量大于100lb但不大于500lb，測試載荷應介于最大秤量的四分之一到一半；如衡器小于2000lb時，測試載荷應是最大秤量的一半，但如測試載荷大于500lb時，應采用500lb作為測試載荷。在100，000次加載測試時，中間應執行至少6次加載，卸載和偏載測試，示值誤差應不大于最大允差。
    制造商如能在型式評定樣機送樣前，按照NTEP的測試要求進行預測試，將會有利于樣機順利通過NTEP型式評定。
    衡器的NTEP常規檢查項目
    衡器的NTEP常規檢查是NTEP認證的另一項重要內容，Publication 14 中對衡器的常規檢查項目進行了詳細的描述，制造商如果未對此進行詳細的了解，將會對產品的NTEP認證帶來不利的影響。本節同樣以電子衡器為例進行說明，其他類別的衡器的具體的要求請參閱Publication 14。
    產品標簽的檢查。產品標簽應包括制造商名稱、型號名稱、產品序列號、準確度等級、分度值、分度數、溫度范圍等，有的內容有詳細的規定，如對Model簡寫的要求，只可以使用Mod 或Mod.；serial number只可以簡寫成S/N、SN、Ser.No.、S No.，分度值和分度數采用最大秤量×分度值型式，如6lb×0.002lb。如寫法不規范，NTEP試驗室會要求制造商重新提供合適的標簽以供審查。
    衡器的鍵盤標識必須符合NTEP標記要求，NTEP標準對各種功能鍵均有專用的符號，如皮重、置零、電源開關、打印等均有說明。
    用于調整衡器計量性能參數的裝置必須給予鉛封，NTEP對必須鉛封的性能參數和無須鉛封的性能參數作了詳細的說明，參見表5。

表5

應鉛封的典型的衡器參數	無須鉛封的典型的衡器參數
零點 量程 線性修正值 動態檢測開關 動態檢測范圍 數字濾波 稱量單位 分度數 分度值 過載范圍 自動零跟蹤速率 稱重模式 Handbook 44中禁止輸入的參數	自動置零范圍 顯示更新速率 皮重存儲 扣除皮重裝置 預置皮重裝置 商品代碼 單價 折扣 波特率 Handbook 44 中允許輸入的參數

    衡器的顯示和記錄格式是最重要的NTEP檢查項目,Publication 14中對所有的稱重參數的指示和記錄方式均做了細致的規定，本文對幾種容易被制造商忽視的內容作簡單說明，其他內容請參閱Publication 14。
    稱量為零時，零的顯示應按照分度值的有效位數顯示，如分度值是0.01lb，零的表示方式是0.00lb；如分度值是50lb,零的表示方式是00lb。
    在皮重方式時，如凈重為負，負號應與數值連續，不能分開。
    皮重示值和毛重示值之間應有如下等式存在：

凈重 + 皮重 = 毛重

    稱量時如出現兩種單位同時有效，與之對應的稱量值應同時顯示。
    顯示值中包括價格時，數值應歸約到法定的貨幣單位。
    顯示值中包括稱重單位時，應采用規范的簡寫形式。
    衡器如是多分度值衡器或多量程衡器時，在分度值變化的臨界點，顯示值應按照標準規定的要求顯示。
    在稱量值超過最大稱量的105%時，衡器不應繼續指示稱量值，等等。
    衡器的NTEP型式評定樣機要求
    在掌握了NTEP認證的測試要求和常規檢查要求后，NTEP認證將進入樣機準備階段。
    對于一個單容量的衡器，沒有任何疑問，該容量的樣機將被測試，但如要求取得一個系列多個容量的衡器的NTEP認證，制造商將會困惑于型式評定樣機的選擇。一個途徑是向NTEP認證的管理機構進行咨詢，另一種途徑是制造商從NTEP標準中尋求答案，Publication 14中對于選擇樣機的要求做了詳盡的敘述，制造商完全可以從NTEP標準中找到答案。
    仍以電子衡器（小于30,000lb）為例，Publication 14中給出了以下要求，其他類型的衡器型式評定樣機要求在Publication 14中也有詳細的說明。

• 衡器規格系列中最小容量和最大容量的衡器必須選擇，但應注意，最大容量和最小容量的比值不能超過10：1，否則還必須選擇一個中間容量的衡器。如容量系列中，容量范圍很小，每相鄰容量的比值又不大于2：1，可僅僅選擇中間容量的衡器，如無中間容量，應選擇較大容量的衡器，但如衡器系列中，分度值不同，應選擇分度值較小的衡器。
• 每種容量中，應選擇最大規格臺面的衡器。
• 應選擇分度數最高的衡器。
• 應選擇分度值最小的衡器。
• 應選擇供電方式不同的衡器。

    Publication 14對NTEP證書的適用范圍作了限定，制造商如有某系列的衡器已取得NTEP證書，又想在已有的基礎上進行一定的系列擴充，了解下述內容將有利于制造商回避NTEP認證測試，只要遞交資料經NTEP審核，檢查合格就可將擴充內容補充入NTEP認證證書，擴充適用范圍如下：

• 在最大容量范圍內。
• 秤體臺面的長度和寬度應不超過已認證臺面長度和寬度的125%。
• 該容量衡器的臺面面積應不小于相鄰小容量衡器的臺面面積并不大于相鄰大容量衡器的臺面面積。
• 衡器的分度數應不大于已認證衡器的最大分度數。
• 衡器的秤體結構和材料與已認證衡器類似。

    衡器的NTEP認證過程
    在有了以上NTEP標準的基礎知識后，NTEP認證可以進入正式申請環節。NTEP認證由NCWM辦公室負責，因此制造商應向NCWM辦公室遞交NTEP認證的申請。NTEP認證申請有專用的申請表，制造商可自行從其公眾網站http://www.ncwm.net上下載。NTEP認證表按照產品類別劃分，制造商應下載適用的表格，按照要求用英文填好并簽字后通過電子郵件或傳真的方式寄給NCWM辦公室。
NTEP申請表包括以下內容：
    1．制造商信息，如制造商名稱、地址、電話、聯系人等。
    2．NTEP認證證書的申請費用，需要注意的是NCWM會員和非NCWM會員的NTEP認證申請價格是不同的，如制造商每年有很多產品需得到NTEP認證，申請成為NCWM的會員會節約認證成本。
    3．樣機型式評定試驗室的選擇，NCWM辦公室允許制造商選擇授權的型式評定試驗室，應注意每個試驗室的測試費用是不一樣的，這要求制造商對每個NTEP試驗室的授權型式評定范圍和測試費用有所了解（見表6，表7）。有時NCWM辦公室也會視授權試驗室的工作負荷與制造商協商是否可進行調整。如制造商不做要求，NCWM辦公室會直接指定型式評定的試驗室。
    4．付費方式的說明
    5．衡器系列規格說明,基本計量參數描述
    6．衡器功能檢查表
    7．衡器的鉛封說明
    申請表要求填寫的內容必須仔細核對并確保無誤，以免給NCWM辦公室造成誤解。
    下述資料應在NTEP認證申請時遞交NCWM辦公室以供評估：
    1．NTEP申請表
    2．制造商同意支付所有NTEP認證費用的授權書
    3．所有衡器系列的計量性能參數列表
    4．衡器的功能描述
    5．產品技術手冊
    6．兩套設計圖紙
    7．兩套產品圖片
    8．兩套用戶使用手冊
    9．產品標簽

        表6    NTEP授權試驗室的型式評定項目表（部分）

稱重設備	CA	DC	KS	MD	MO	NC	NE	NIST	NY	OH	OR
散料秤		X	X						X	X
自動稱重系統	X			X						X
皮帶秤	X								X
計價秤	X			X					X	X
吊鉤秤	X			X					X	X
ECRs	X			X					X	X
等臂天平	X			X						X
稱重傳感器	X							X
谷物試驗秤	X			X			X			X	X
吊秤	X			X						X
料斗秤	X		X	X						X
稱重顯示器	X			X					X	X
單軌衡							X			X
計重秤	X			X					X	X
承載器	X	X	X	X			X		X	X	X
稱重系統控制器	X			X					X	X

          表7  NTEP授權試驗室收費表

NTEP授權試驗室	收費標準（每年更新）
CA	$95/小時，傳感器單只$4000，同一系列每加一只$2000
NIST	NTEP認證傳感器每只$6020，兩只$9050
MO	$83.20/小時, 測試車輛$500每小時,其他另加
KS	$75/小時
MD	$85/小時
MC	$60/小時
NE	$80/小時
NY	$75/小時
NC	$75/小時
OH	$110/小時
OR	$75/小時

    NCWM辦公室接到申請后會與您聯絡，告知是否接受申請，執行型式評定試驗室的名稱及NTEP認證控制號；型式評定試驗室的測試工程師在接到NCWM辦公室的項目確認后會與您聯絡，協商測試時間和型式評定用樣機，同時制造商應按要求預先支付認證申請費用。
    制造商必須在型式評定試驗室規定的時間內遞交型式評定樣機，超過時限，申請將被取消，制造商將不得不重新申請，額外支出申請費用。
    在樣機送交試驗室型式評定時，產品資料也應與產品一起送交審查。
    NTEP認證從NCWM辦公室接受申請到授權的型式評定試驗室執行型式評定之間的時間間隔大約為3個月，型式評定時間大約為2個月，因此制造商如想縮短認證周期應提前發出NTEP申請，但這應建立在產品的性能和功能符合NTEP標準要求的基礎上。
    NTEP試驗室在接到型式評定樣機后，會按照約定的時間執行型式評定工作，在此過程中如有問題，測試工程師會與制造商及時溝通，直至問題解決。
    型式評定結果全部符合NTEP要求后，NTEP試驗室會給出證書的草稿供制造商檢查和修正，制造商應仔細檢查證書內容是否符合申請要求，并給出反饋意見。
    NTEP證書草稿在制造商認可后，NTEP試驗室會將證書草稿遞交NCWM辦公室，NCWM辦公室簽發NTEP證書并遞交制造商。NTEP認證結束。
    衡器主要部件的NTEP認證和NTEP證書的更新
    NTEP認證也提供衡器主要部件如稱重儀表，傳感器，承載器等的認證證書，這給制造商提供了很大的方便，如制造商已取得主要部件的認證，制造商想以此新的已認證部件代替原有的衡器NTEP認證證書內相同的部件，制造商將很容易取得更新的系列衡器的NTEP證書，但需要注意部件替換應在NTEP標準許可的范圍內。制造商需要注意如未得到NCWM同意，不能超范圍使用NTEP證書。
    衡器主要部件的認證過程與衡器相類似，所不同的是主要部件的最大允差僅有衡器最大允差的0.7倍，參見表8。

表8

主要部件的最大允許誤差（本表內數值均指分度數）
準確度等級	0.35	0.5	0.75	1.25
	測試載荷
I II III IIII III L	0-50000 0-5000 0-500 0-50 0-500	50001-200000 5001-20000 501-2000 51-200 501-1000	200001+ 20001+ 2001-4000 201-400	4001+ 40+
			分度數每增加500d，允差增加0.25d

    衡器、衡器主要部件的測試項目因類別的不同而有所不同，下表以各種類別產品的影響量測試項目作了簡單的示例，參見表9。

表9

稱重設備和主要部件的測試項目
設備類別（部分）	溫度 影響	溫度對零 點的影響	大氣 壓力	預熱 時間	電壓 變化	電源短 時中斷	時間 影響
小于2000lb的衡器	X	X	X	X	X	X	X
大于2000lb的衡器	X	X	X	X	X	X	X
承載器	X	X	X				X
稱重顯示儀	X	X		X	X	X	X
II級衡器	X	X		X	X	X	X
稱重傳感器	X	X	X				X

    衡器的制造商如制造多種儀表，多種承載器，并希望能得到多個系列組合的衡器的NTEP證書，首先取得部件的NTEP證書，再申請系列衡器的NTEP證書是較好的選擇。
    因此，深入理解NTEP標準并能充分利用標準中的免測條件會給制造商帶來好處，可以有效的縮短認證時間和節約認證費用。
    結束語
    本文僅以小于30 000lb的非自動數字電子衡器的NTEP認證為例對NTEP認證要求和認證過程作了說明。其他類別的衡器NTEP認證，制造商可參照此過程進行，但應注意，每種類別的衡器，NTEP的要求會有較大的不同，這要求制造商仔細研究NTEP標準，從中找出與產品相符的要求。如制造商想得到更多的NTEP認證信息，請瀏覽 http://www.ncwm.net

    參考文獻

• NIST Handbook 44 （2001 Edition）
• NCWM Publication 14 （2003 Edition）