非自动数字电子衡器的NTEP认证

第五届全国称重技术研讨会论文集

非自动数字电子衡器的NTEP认证

梅特勒-托利多（常州）称重设备系统有限公司刘云刘玉春

前言

NTEP是美国为了保证贸易和商业的公正性，保护用户的利益不受损害，对用于贸易和商业的称重、计量产品进行的型式评定程序（the National Type Evaluation Program）的简称。NTEP证书是由美国称重计量协会 (the National Conference on Weights and Measure,简称NCWM）发放的官方符合性证书，它表明产品已成功通过NTEP的评估，符合美国称重和计量法规要求。用于贸易和商业的产品必须得到NTEP证书方可在美国市场销售，对于非贸易和商业的产品，NTEP认证不是必须的，制造商可以自主决定是否需要取得NTEP证书。用于贸易和商业的产品如衡器、出租车计费器、水表、电表、油量计等称重和计量设备均须得到NTEP证书。
非自动数字电子衡器是比较常见的用于贸易和商业的称重计量设备，本文以此为例对产品如何取得到NTEP证书进行说明。

衡器的基本参数

    衡器进行NTEP认证申请时，制造商必须向NTEP管理机构提供衡器的准确度等级，最小秤量，分度值，分度数，计量单位，适用温度范围等衡器的基本参数，因此衡器要想取得NTEP认证证书，首先必须了解美国NTEP标准和法规对衡器基本参数的要求，只有清楚NTEP法规和标准的具体内容，制造商才能提供符合NTEP标准要求的申请表。
    衡器认证之前，首先必须对衡器的类别有明确的概念，NTEP标准对衡器的划分非常细，对每种类别的衡器的测试要求均有具体的说明，按照Handbook44, 衡器可分为非自动衡器、自动称重系统、皮带秤、散料秤。非自动衡器应该符合Handbook 44 第2.20章的产品性能要求，非自动衡器又可细分为机械衡器（如机械台秤、弹簧度盘秤等）和非自动数字电子衡器（如电子台秤、计价秤、电子汽车衡等），非自动数字电子衡器应该遵循Publication 14数字电子衡器相关章节的法规要求。为了描述方便，下文如未注明，衡器均指贸易和商业用非自动数字电子衡器。
    Handbook 44规定衡器分为I、II、III、IIIL、IIII五个准确度等级，允差要求如表1所示。

表1

最大允许误差（以检定分度值e表示）
	0.5	1.0	1.5	2.5
准确度等级	测试载荷
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+
			分度数每增加500，允差增加一个检定分度值

衡器的准确度等级应由制造商确定，与衡器准确度等级有关的分度值，检定分度数要求参见表2。

表2

准确度等级	检定分度值e或d	分度数
		最小	最大
国际单位制
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，对有些比较特别的衡器如吊钩秤、料斗秤、计价秤等，最小分度值和最小分度数的数值有另外的规定，如吊钩秤的最小分度值应不小于0.2kg，分度数不小于1000。
    从表2中可以发现I、II级衡器只可以使用国际单位制单位（与OIML R76对应的I、II衡器的要求完全一致），III级、IIIL级、IIII级衡器可以使用国际单位制单位和英制单位，III L 级衡器主要用于大质量的物体称重，所以单位oz不适用于该等级衡器。
    衡器的显示分度值（一般用d表示）的表示方法与国内相同，分度值的形式以1x10^k,2x10^k,5x10^k表示，指数k可以是正，负整数或零。例如：d=0.2g，d=100g，d=5g，等等。
    衡器的检定分度值（一般以e表示）是衡器的一个重要参数，它的表示方法与分度值相同，如衡器的检定分度值与分度值不相等，则检定分度值必须出现在衡器上比较显著的位置，对于I，II级衡器和单轨衡，如e≠d，应有d<e≤10d；但对于I级衡器，如d<1mg,此时e=1mg。对于III，IIII级秤（单轨衡除外），如e≠d，e必须标注在衡器上，并应满足e≤d。
    衡器在规定的环境温度下应能保证准确度，在Handbook 44中规定，任何准确度等级的衡器温度范围如未加说明，均认为是-10℃-40℃。制造商可以定义衡器的温度范围，但该温度范围必须标注在衡器上，Handbook 44对衡器的最小温度范围作了限制，参见表3。

表3

准确度等级	I	II	III，III L & IIII
温度范围	5℃	15℃	30℃

衡器的最小称量在Handbook 44中的规定参见表4。
衡器如是多分度值或多量程衡器时，最小称量应采用最小的分度值计算。多分度值和多量程衡器采用的分度值应标注在衡器上。

表4

准确度等级	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测试项目及允差要求

    衡器的NTEP申请被接受之后，型式评定样机将被要求送往授权的试验室接受型式评定试验，制造商如能在样机选择之前对NTEP的测试项目和允差要求有比较清晰的概念，将有助于顺利通过NTEP样机型式评定试验。
    NTEP测试项目包括基本测试项目和影响量测试项目，Publication 14中对测试项目和测试方法进行了具体的规定，但对于不同的衡器，如台秤、平台秤、汽车衡、轨道衡，每个项目的测试内容有很大的不同，现仅对最常见的电子衡器（包括计价秤、计数秤、电子台秤）按照项目进行介绍，其他类衡器测试项目和允差要求请参阅Publication 14。
    大气压力测试：大气压力在95kPa ~ 105kPa的范围内时，衡器的零点示值变化不大于1d。
    电源短时中断测试：电源短时中断时，衡器的示值误差应不大于最大允差。
    抗电磁干扰测试：衡器在称量具有磁性的载荷或被置于电磁环境中时，应能保持准确度。
    电源电压变化测试：分为交流和直接两类。如衡器采用交流供电，当电压在110VAC-130VAC范围内时，衡器能保持准确度，即示值误差不大于最大允差。如衡器采用直流供电，当电池电压虽然超出允许的工作范围，但仍能正常工作时，衡器应保持准确度，示值误差不大于最大允差。
    预热时间测试：在衡器开机前，至少关断电源8小时，开机后可正常工作时，立即加载砝码至满量程的一半，如检测用砝码组合不能正好构成满量程的一半时，可采用检测满量程点的方法代替，在卸下砝码衡器返回零点时，零点误差应不大于最大允差。
    回零测试：在载荷被从衡器上卸掉，衡器回到零点时，零点的示值误差不大于0.5d。
    鉴别力测试：在衡器的承载装置上加上或减去1.4d的测试载荷时，衡器的示值应产生至少1d的变化。
    零点不确定度测试：衡器在零点的不确定度小于0.3d。
    加载测试：对于不同的误差值，相应的称量点均必须加以测试，最小秤量点、半量程点、满量程点、最大允差改变点是必须测试的量程点，同时称量点不能少于8个，以5000分度III级为例，20d、500d、2000d、2500d、4000d、5000d是必须测试点，补充的测试点可以选择1500d，3000d等砝码容易组合的称量点，每个称量点的误差应不大于最大允差。
    卸载测试：对于分度数高于1000的衡器，卸载必须从最大秤量点开始。最小秤量点、半量程点、满量程点、误差改变点是必须测试的量程点。如分度数低于1000，卸载测试可以从半量程点开始，但加载时必须加到最大秤量点，每个测试点的误差应不大于最大允差。
    偏载测试：偏载测试在满量程的一半进行，测试的位置如下图所示，每个位置的测试误差应不大于该量程点最大允差。


图1 单传感器衡器	图2 多传感器衡器	图3 等臂天平

    蠕变测试：加载衡器至满量程，保持一小时后，记录1小时前后的误差，其差值应不大于最大允差；对于III L 级衡器，该误差是最大允差的一半。
    重复性测试：NTEP实验室一般是进行多次满量程加载和卸载测试，每次衡器的示值误差应不大于最大允差。
    倾斜测试：如衡器未装配水平指示器，衡器必须轴向方向倾斜3%-5%，并在倾斜状态下执行偏载、加载和卸载测试，示值误差应不大于最大允差。
    温度影响测试：温度测试检测四个温度点，常温点（一般是20℃），衡器标注的最高温度点，衡器标注的最低温度点，返回常温点，测试项目包括加载测试、卸载测试、蠕变测试，示值误差不大于最大允差。
    温度对零点的影响测试：检测的温度点同温度影响测试。检测时，零点的自动跟踪装置必须停止运行或加以摆脱。该项目的误差要求是：III L等级衡器每5℃允许变化3d,其他等级衡器每5℃允许变化1d。
    衡器的耐久性测试：开始前，衡器必须执行加载、卸载测试和两次偏载测试，然后执行 100，000次固定秤量的加载，如秤的最大秤量小于100lb, 测试载荷是最大秤量的一半；如秤的最大秤量大于100lb但不大于500lb，测试载荷应介于最大秤量的四分之一到一半；如衡器小于2000lb时，测试载荷应是最大秤量的一半，但如测试载荷大于500lb时，应采用500lb作为测试载荷。在100，000次加载测试时，中间应执行至少6次加载，卸载和偏载测试，示值误差应不大于最大允差。
    制造商如能在型式评定样机送样前，按照NTEP的测试要求进行预测试，将会有利于样机顺利通过NTEP型式评定。

衡器的NTEP常规检查项目

    衡器的NTEP常规检查是NTEP认证的另一项重要内容，Publication 14 中对衡器的常规检查项目进行了详细的描述，制造商如果未对此进行详细的了解，将会对产品的NTEP认证带来不利的影响。本节同样以电子衡器为例进行说明，其他类别的衡器的具体的要求请参阅Publication 14。
    产品标签的检查。产品标签应包括制造商名称、型号名称、产品序列号、准确度等级、分度值、分度数、温度范围等，有的内容有详细的规定，如对Model简写的要求，只可以使用Mod 或Mod.；serial number只可以简写成S/N、SN、Ser.No.、S No.，分度值和分度数采用最大秤量×分度值型式，如6lb×0.002lb。如写法不规范，NTEP试验室会要求制造商重新提供合适的标签以供审查。
    衡器的键盘标识必须符合NTEP标记要求，NTEP标准对各种功能键均有专用的符号，如皮重、置零、电源开关、打印等均有说明。
    用于调整衡器计量性能参数的装置必须给予铅封，NTEP对必须铅封的性能参数和无须铅封的性能参数作了详细的说明，参见表5。

表5

应铅封的典型的衡器参数	无须铅封的典型的衡器参数
零点量程线性修正值动态检测开关动态检测范围数字滤波称量单位分度数分度值过载范围自动零跟踪速率称重模式 Handbook 44中禁止输入的参数	自动置零范围显示更新速率皮重存储扣除皮重装置预置皮重装置商品代码单价折扣波特率 Handbook 44 中允许输入的参数

    衡器的显示和记录格式是最重要的NTEP检查项目,Publication 14中对所有的称重参数的指示和记录方式均做了细致的规定，本文对几种容易被制造商忽视的内容作简单说明，其他内容请参阅Publication 14。
    称量为零时，零的显示应按照分度值的有效位数显示，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。
    在皮重方式时，如净重为负，负号应与数值连续，不能分开。
    皮重示值和毛重示值之间应有如下等式存在：

净重 + 皮重 = 毛重

    称量时如出现两种单位同时有效，与之对应的称量值应同时显示。
    显示值中包括价格时，数值应归约到法定的货币单位。
    显示值中包括称重单位时，应采用规范的简写形式。
    衡器如是多分度值衡器或多量程衡器时，在分度值变化的临界点，显示值应按照标准规定的要求显示。
    在称量值超过最大称量的105%时，衡器不应继续指示称量值，等等。

衡器的NTEP型式评定样机要求

    在掌握了NTEP认证的测试要求和常规检查要求后，NTEP认证将进入样机准备阶段。
    对于一个单容量的衡器，没有任何疑问，该容量的样机将被测试，但如要求取得一个系列多个容量的衡器的NTEP认证，制造商将会困惑于型式评定样机的选择。一个途径是向NTEP认证的管理机构进行咨询，另一种途径是制造商从NTEP标准中寻求答案，Publication 14中对于选择样机的要求做了详尽的叙述，制造商完全可以从NTEP标准中找到答案。
    仍以电子衡器（小于30,000lb）为例，Publication 14中给出了以下要求，其他类型的衡器型式评定样机要求在Publication 14中也有详细的说明。

衡器规格系列中最小容量和最大容量的衡器必须选择，但应注意，最大容量和最小容量的比值不能超过10：1，否则还必须选择一个中间容量的衡器。如容量系列中，容量范围很小，每相邻容量的比值又不大于2：1，可仅仅选择中间容量的衡器，如无中间容量，应选择较大容量的衡器，但如衡器系列中，分度值不同，应选择分度值较小的衡器。

每种容量中，应选择最大规格台面的衡器。

应选择分度数最高的衡器。

应选择分度值最小的衡器。

应选择供电方式不同的衡器。

Publication 14对NTEP证书的适用范围作了限定，制造商如有某系列的衡器已取得NTEP证书，又想在已有的基础上进行一定的系列扩充，了解下述内容将有利于制造商回避NTEP认证测试，只要递交资料经NTEP审核，检查合格就可将扩充内容补充入NTEP认证证书，扩充适用范围如下：

在最大容量范围内。

秤体台面的长度和宽度应不超过已认证台面长度和宽度的125%。

该容量衡器的台面面积应不小于相邻小容量衡器的台面面积并不大于相邻大容量衡器的台面面积。

衡器的分度数应不大于已认证衡器的最大分度数。

衡器的秤体结构和材料与已认证衡器类似。

衡器的NTEP认证过程

在有了以上NTEP标准的基础知识后，NTEP认证可以进入正式申请环节。NTEP认证由NCWM办公室负责，因此制造商应向NCWM办公室递交NTEP认证的申请。NTEP认证申请有专用的申请表，制造商可自行从其公众网站http://www.ncwm.net上下载。NTEP认证表按照产品类别划分，制造商应下载适用的表格，按照要求用英文填好并签字后通过电子邮件或传真的方式寄给NCWM办公室。
NTEP申请表包括以下内容：

    1．制造商信息，如制造商名称、地址、电话、联系人等。
    2．NTEP认证证书的申请费用，需要注意的是NCWM会员和非NCWM会员的NTEP认证申请价格是不同的，如制造商每年有很多产品需得到NTEP认证，申请成为NCWM的会员会节约认证成本。
    3．样机型式评定试验室的选择，NCWM办公室允许制造商选择授权的型式评定试验室，应注意每个试验室的测试费用是不一样的，这要求制造商对每个NTEP试验室的授权型式评定范围和测试费用有所了解（见表6，表7）。有时NCWM办公室也会视授权试验室的工作负荷与制造商协商是否可进行调整。如制造商不做要求，NCWM办公室会直接指定型式评定的试验室。
    4．付费方式的说明
    5．衡器系列规格说明,基本计量参数描述
    6．衡器功能检查表
    7．衡器的铅封说明

    申请表要求填写的内容必须仔细核对并确保无误，以免给NCWM办公室造成误解。
    下述资料应在NTEP认证申请时递交NCWM办公室以供评估：
    1．NTEP申请表
    2．制造商同意支付所有NTEP认证费用的授权书
    3．所有衡器系列的计量性能参数列表
    4．衡器的功能描述
    5．产品技术手册
    6．两套设计图纸
    7．两套产品图片
    8．两套用户使用手册
    9．产品标签

表6 NTEP授权试验室的型式评定项目表（部分）

称重设备	CA	DC	KS	MD	MO	NC	NE	NIST	NY	OH	OR
散料秤		X	X						X	X
自动称重系统	X			X						X
皮带秤	X								X
计价秤	X			X					X	X
吊钩秤	X			X					X	X
ECRs	X			X					X	X
等臂天平	X			X						X
称重传感器	X							X
谷物试验秤	X			X			X			X	X
吊秤	X			X						X
料斗秤	X		X	X						X
称重显示器	X			X					X	X
单轨衡							X			X
计重秤	X			X					X	X
承载器	X	X	X	X			X		X	X	X
称重系统控制器	X			X					X	X

表7 NTEP授权试验室收费表

NTEP授权试验室	收费标准（每年更新）
CA	$95/小时，传感器单只$4000，同一系列每加一只$2000
NIST	NTEP认证传感器每只$6020，两只$9050
MO	$83.20/小时, 测试车辆$500每小时,其他另加
KS	$75/小时
MD	$85/小时
MC	$60/小时
NE	$80/小时
NY	$75/小时
NC	$75/小时
OH	$110/小时
OR	$75/小时

    NCWM办公室接到申请后会与您联络，告知是否接受申请，执行型式评定试验室的名称及NTEP认证控制号；型式评定试验室的测试工程师在接到NCWM办公室的项目确认后会与您联络，协商测试时间和型式评定用样机，同时制造商应按要求预先支付认证申请费用。
    制造商必须在型式评定试验室规定的时间内递交型式评定样机，超过时限，申请将被取消，制造商将不得不重新申请，额外支出申请费用。
    在样机送交试验室型式评定时，产品资料也应与产品一起送交审查。
    NTEP认证从NCWM办公室接受申请到授权的型式评定试验室执行型式评定之间的时间间隔大约为3个月，型式评定时间大约为2个月，因此制造商如想缩短认证周期应提前发出NTEP申请，但这应建立在产品的性能和功能符合NTEP标准要求的基础上。
    NTEP试验室在接到型式评定样机后，会按照约定的时间执行型式评定工作，在此过程中如有问题，测试工程师会与制造商及时沟通，直至问题解决。
    型式评定结果全部符合NTEP要求后，NTEP试验室会给出证书的草稿供制造商检查和修正，制造商应仔细检查证书内容是否符合申请要求，并给出反馈意见。
    NTEP证书草稿在制造商认可后，NTEP试验室会将证书草稿递交NCWM办公室，NCWM办公室签发NTEP证书并递交制造商。NTEP认证结束。

衡器主要部件的NTEP认证和NTEP证书的更新

NTEP认证也提供衡器主要部件如称重仪表，传感器，承载器等的认证证书，这给制造商提供了很大的方便，如制造商已取得主要部件的认证，制造商想以此新的已认证部件代替原有的衡器NTEP认证证书内相同的部件，制造商将很容易取得更新的系列衡器的NTEP证书，但需要注意部件替换应在NTEP标准许可的范围内。制造商需要注意如未得到NCWM同意，不能超范围使用NTEP证书。
衡器主要部件的认证过程与衡器相类似，所不同的是主要部件的最大允差仅有衡器最大允差的0.7倍，参见表8。

表8

主要部件的最大允许误差（本表内数值均指分度数）
准确度等级	0.35	0.5	0.75	1.25
	测试载荷
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+
			分度数每增加500d，允差增加0.25d

衡器、衡器主要部件的测试项目因类别的不同而有所不同，下表以各种类别产品的影响量测试项目作了简单的示例，参见表9。

表9

称重设备和主要部件的测试项目
设备类别（部分）	温度影响	温度对零点的影响	大气压力	预热时间	电压变化	电源短时中断	时间影响
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
承载器	X	X	X				X
称重显示仪	X	X		X	X	X	X
II级衡器	X	X		X	X	X	X
称重传感器	X	X	X				X

衡器的制造商如制造多种仪表，多种承载器，并希望能得到多个系列组合的衡器的NTEP证书，首先取得部件的NTEP证书，再申请系列衡器的NTEP证书是较好的选择。
因此，深入理解NTEP标准并能充分利用标准中的免测条件会给制造商带来好处，可以有效的缩短认证时间和节约认证费用。

结束语

本文仅以小于30 000lb的非自动数字电子衡器的NTEP认证为例对NTEP认证要求和认证过程作了说明。其他类别的衡器NTEP认证，制造商可参照此过程进行，但应注意，每种类别的衡器，NTEP的要求会有较大的不同，这要求制造商仔细研究NTEP标准，从中找出与产品相符的要求。如制造商想得到更多的NTEP认证信息，请浏览 http://www.ncwm.net

参考文献

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

<全文完>