Wykonywanie oceny zgodności wag nieautomatycznych w tym

Wykonywanie oceny zgodności wag nieautomatycznych w tym legalizacji WE przy
uwzględnieniu zmiany przyspieszenia ziemskiego
W związku z licznymi zapytaniami producentów wag i pracowników urzędów miar,
dotyczącymi uwzględnienia wpływu przyspieszenia ziemskiego podczas oceny zgodności,
Jednostka Certyfikująca Głównego Urzędu Miar przedstawia propozycje do stosowania w tej
sprawie przedstawione w przewodniku WELMEC 2 „Dyrektywa 90/384/EWG: Ujednolicone
postępowanie” (wydanie 3) z października 2000 (WELMEC 2 Directive 90/384/EEC:
Common Application).
Przedstawione poniżej tłumaczenie fragmentu przewodnika stanowi ogólne
wprowadzenie do tematu wpływu przyspieszenia ziemskiego na wskazania wag
nieautomatycznych i możliwości adiustowania i legalizacji wag w miejscu innym niż
późniejsze miejsce ich użytkowania, z czym wiąże się określenie i oznaczanie na
legalizowanych wagach tzw. stref grawitacyjnych.
Oto wspomniany fragment przewodnika:
3.3 Strefy grawitacyjne (Spotkanie nr 16, Punkt 3 oraz Spotkanie nr 17, Punkt 4)
3.3.1
Uwagi wstępne
3.3.1.1 Zagadnienie klasyfikacji i podziału stref geograficznych (zwanych “strefami
grawitacyjnymi”) ze względu na uwarunkowania związane z wykorzystywaniem
wag wrażliwych na zmiany przyspieszenia ziemskiego omawiane było kilkakrotnie
na forum WELMEC WG2, począwszy od spotkania nr 10, które odbyło się w maju
1995 roku. Zasadniczym celem prowadzonych prac i uzgodnień było znalezienie
racjonalnego sposobu oznaczania / określania wartości przyspieszenia ziemskiego /
stref grawitacyjnych, wspólnego dla wszystkich krajów członkowskich WELMEC,
który jednocześnie spełniałby warunki wymagane do jego akceptacji wśród
producentów oraz jednostek notyfikowanych. W rezultacie prowadzonych przez
okres 3 lat rozmów i ustaleń, uzgodniono ostatecznie wspólny zestaw zasad
obowiązujących wszystkich członków WELMEC WG2, który opisany został
w dalszych częściach niniejszego dokumentu.
3.3.1.2 Podstawę prawną dla “nowego podejścia grawitacyjnego” (NPG) stanowi Dyrektywa
90/384/EEC, Aneks II, Punkt 5.1 i 5.2. W zapisach dyrektywy wzmiankuje się,
iż istnieje możliwość ustanawiania stref grawitacyjnych przez państwa członkowskie
na ich terytoriach. Obowiązujące na obszarach poszczególnych krajów przepisy
odnoszące się do oznaczania / wyliczania wartości przyspieszenia ziemskiego nie
mogą być podważane przez założenia NPG, scharakteryzowane w Rozdziale 3.3.2.
NPG powinno być traktowane na równi z obowiązującymi regulacjami prawnymi
w danym kraju.
3.3.1.3 NPG ma na celu głównie legalizację WE 1, prowadzoną w miejscu (takim jak np.
zakład producenta) innym niż docelowe miejsce użytkowania przyrządu. Legalizacja
WE, a co za tym idzie – ostateczna adiustacja przyrządu może być oczywiście
prowadzona także w docelowym miejscu stosowania przyrządu. W obu przypadkach
te procedury muszą być zgodne z Dyrektywą 90/384/EEC, w szczególności błąd
powstały wskutek zastosowania szacunkowej wartości przyspieszenia ziemskiego
w docelowym miejscu użytkowania nie powinien powodować, że błąd całkowity
przekroczy błędy graniczne dopuszczalne (BGD) podczas legalizacji WE (zob. Rozdział 3.3.2.3).
1
______________
1
Legalizacja WE w niniejszym dokumencie rozumiana jest jako zestaw wszystkich porównywalnych
procedur wymienionych w Dyrektywie 90/384/EEC, Aneks II.
________________
3.3.1.4 NPG ma na celu wprowadzenie opcjonalnego systemu określania / oznaczania
wartości przyspieszenia ziemskiego / stref grawitacyjnych dla wag. Jeśli opcja taka
zostanie wybrana przez producenta, powinna zostać zaakceptowana we wszystkich
państwach członkowskich WELMEC przy legalizacji WE.
3.3.2
Nowe podejście grawitacyjne (NPG)
3.3.2.1 Waga wrażliwa na zmiany przyspieszenia ziemskiego (g) powinna wskazywać
wyniki ważenia w granicach BGD podczas legalizacji WE, prowadzonych
w systemie jednoetapowym lub dwuetapowym przez jednostkę notyfikowaną lub
przez producenta.
3.3.2.2 Jeśli legalizacja WE prowadzona jest w miejscu innym niż docelowe miejsce
użytkowania, konieczna będzie ostateczna korekta parametrów przyrządu zgodnie
z wartością (g) w docelowym miejscu użytkowania. Dopuszczalna jest także
ostateczna adiustacja przyrządu według założonej wartości nominalnej w punkcie
centralnym konkretnej strefy grawitacyjnej, obejmującej obszar docelowego miejsca
użytkowania wagi.
3.3.2.3 Granice strefy grawitacyjnej wyznaczane są przez wartości graniczne parametrów
szerokości geograficznej
ϕ (wartości graniczne ϕ1 oraz ϕ2) i położenia terenu nad
poziomem morza a (wartości graniczne a1 oraz a2). Wartości graniczne należy
podać odpowiednio z dokładnością do 1° (w wyjątkowych przypadkach dopuszcza
się również do 0,5°) oraz do 100 m.
Producent dokonuje wyboru strefy grawitacyjnej w taki sposób, by różnice
przyspieszenia ziemskiego, tj. wartości parametrów ∆gϕ oraz ∆ga, występujące
pomiędzy dowolnymi miejscami użytkowania przyrządu w obrębie danej strefy,
a wartością nominalną przyspieszenia ziemskiego, czyli gR, dla tej strefy, nie
powodowały wartości bezwzględnej odchyleń wskazań przyrządu większych niż 1/3
BGD dla legalizacji WE. Producent dokonuje adiustacji przyrządu obliczając
przyspieszenie ziemskie z równania (2) oraz jednego z równań (1a), (1b) lub (1c),
przestrzegając BGD dla legalizacji, w każdym miejscu użytkowania w obrębie danej
strefy:
n (∆gϕ + ∆ga ) / gR ≤ BGD / (3e) 2)
gdzie: ∆gϕ = 1/2 | g(ϕ1,
(1a)
am) - g(ϕ2, am)|
am = 1/2 (a1 + a2)
maksymalne odchylenie
ze zmiany wartości ϕ
3)
g
wynikające
;
średnie położenie nad poziomem morza
w danej strefie;
∆ga = 1/2 | g(ϕm, a1) - g(ϕm, a2)|
maksymalne odchylenie
g
wynikające
ze zmiany wartości a;
ϕm = 1/2 (ϕ1 + ϕ2)
średnia szerokość geograficzna danej
strefy;
2
gR = g(ϕm, am)
wartość
nominalna
przyspieszenia
ziemskiego w danej strefie;
n - liczba działek legalizacyjnych wagi;
BGD - błędy graniczne dopuszczalne podczas legalizacji WE, dla obciążenia
maksymalnego wagi Max, wyrażane w działkach legalizacyjnych e.
______________
2) Względne odchylenia rzeczywistych wartości przyspieszenia ziemskiego od wartości uzyskanych w
wyniku obliczeń z równania (2) nie są brane pod uwagę, ponieważ ich poziom nie przekracza 5x10-5,
mogą one być zatem pominięte.
3) W celu zachowania żądanej poprawności, również w odniesieniu do niestandardowych zastosowań,
na przykład jeśli dana strefa grawitacyjna uwzględnia równik (ϕ = 0°),wartość maksymalnego
odchylenia dla g spowodowanego ϕ należy wyliczyć na podstawie równania:
∆gϕ = 1/2 | g(ϕmax, am) - g(ϕ =0, am)|, z ϕmax równemu większej z wartości ϕ1 albo ϕ2.
______________
Warunek (1a) prawdziwy jest dla parametrów 1000 ≤ n ≤ 2000 i n ≥ 3000 (dla wagi
klasy dokładności III), gdzie n = Max / e. W pozostałych przypadkach konieczna jest
modyfikacja warunku (1a):
500 (∆gϕ + ∆ga ) / gR ≤ 0,5 e / (3e) ≡
≡ (∆gϕ + ∆ga ) / gR ≤ 1/ 3000
oraz
dla 500 ≤ n < 1000
(1b)
dla 2000 < n < 3000
(1c)
2000 (∆gϕ + ∆ga ) / gR ≤ e / (3e) ≡
≡ (∆gϕ + ∆ga ) / gR ≤ 1/ 6000
Te same zasady obliczania stosuje się dla pozostałych klas dokładności.
3.3.2.4
Do
obliczania
wartości
odniesienia
przyspieszenia
ziemskiego
g R,
oraz
maksymalnego odchylenia, ∆gϕ i ∆ga, a także dla ostatecznej adiustacji wagi
zależnie od rzeczywistej wartości g w miejscu legalizacji WE stosuje się
“standaryzowane” równanie, według wzoru /1/, wraz z teoretyczną zmianą w kierunku
pionowym przyspieszenia ziemskiego na wolnym powietrzu /2/:
g = 9,780318 {1 + 5,3024 10-3 sin2ϕ − 5,8 10-6 sin2 (2ϕ)} − 3,085 10-6 a [m s-2]
W powyższym wzorze szerokość geograficzna
nad poziomem morza a w metrach [m].
(2)
ϕ jest w stopniach [°] oraz położenie
3.3.2.5 Jeżeli waga została wyadiustowana do warunków określonej strefy grawitacyjnej to
powinna ona mieć oznaczenie identyfikujące tę strefę. Może być one podane jako
(i) wartość odniesienia przyspieszenia ziemskiego gR strefy grawitacyjnej, wraz
z górną i dolną wartością graniczną przyspieszenia ziemskiego dla danej strefy; lub
jako
ϕ1 - ϕ2 ≡ a1 - a2 (lub ϕ1 państw członkowskich WELMEC,
(ii) kod w formacie
np. 49-52 ≡ 0-200 (lub 49-52:0-200),
3
ϕ2 : a1 - a2), wspólny dla wszystkich
co oznacza, że waga została wyadiustowana do wartości średniej przyspieszenia
ziemskiego g w strefie pomiędzy szerokościami geograficznymi 49° a 52° oraz
pomiędzy wysokościami terenu nad poziomem morza 0 m a 200 m, gdzie umowny
punkt odniesienia znajduje się na szerokości geograficznej ϕm=50,5° i na wysokości
am = 100 m.
Uwaga 1.: a1 może w szczególnych wypadkach być ujemna. W takim przypadku kod
np. 49-52 ≡-100-200 oznacza, iż waga została wyadiustowana wg wartości średniej g
w strefie pomiędzy szerokościami geograficznymi 49° a 52° oraz pomiędzy
wysokościami terenu nad poziomem morza -100 m a +200 m.
Uwaga 2.: Poza oznaczeniami podanymi w formacie ϕ1 - ϕ2 ≡ a1 - a2, producent
może przedstawiać również dodatkowe informacje opisowe dotyczące miejsca
(obszaru) użytkowania (np. określonego miasta czy obszaru administracyjnego –
dzielnicy, gminy, regionu itd.), pod warunkiem, iż tak określony teren użytkowania w
całości znajduje się w obrębie strefy grawitacyjnej wyznaczanej przez wartości
parametrów szerokości geograficznej oraz wysokości nad poziomem morza –
odpowiednio ϕ1, ϕ2 i a1, a2.
Te dane identyfikacyjne mogą być zamieszczone w formie oznaczeń lub dokumentu
dołączonego do wagi. Mogą być także dostępne na wyświetlaczu, a informacja jak to
zrobić jest podana w instrukcji obsługi.
3.3.2.6 Obowiązujące wymagania co do zabezpieczania urządzeń adiustacyjnych dotyczą
również kompensatorów zmiany grawitacji oraz urządzeń korygujących, w tym także
wyświetlania danych dotyczących oddziaływań grawitacyjnych. Szczegóły powinny
być zawarte w certyfikacie zatwierdzenia typu wagi.
3.3.3
Procedury użytkowe, przykład
•
Dana jest następująca waga, która ma być poddana legalizacji WE:
Waga przeznaczona do sprzedaży detalicznej, klasa dokładności III, Max =15 kg,
e = d = 5 g, n = 3000, BGD(Max) = 1,5 e
• Legalizacja WE będzie przeprowadzona jednoetapowo w zakładzie producenta
w Brunszwiku, ϕ = 52,3°, a = 80 m, wartość przyspieszenia ziemskiego g dla
Brunszwiku wynosi 9,812484 m s-2
Obliczenia prowadzono według równania (2).
Miejscem użytkowania wagi jest miejscowość Uppsala w Szwecji, o następujących
parametrach: ϕ = 59,9° i a = 150 m (wartości szacunkowe, otrzymane na podstawie
mapy).
Producent, zgodnie z zasadami podanymi w rozdziale 3.3.2.3, dokonuje wyboru
następującej strefy grawitacyjnej, obejmującej docelowe miejsca użytkowania wagi:
59-61 ≡ 0-500
Wartości graniczne strefy wynosić będą: ϕ1 = 59°, ϕ2 = 61°, a1 = 0 m, a2 = 500 m.
•
Przy odpowiednio średnich wartościach szerokości geograficznej oraz
wysokości terenu,
4
ϕm = 1/2 (ϕ1 + ϕ2) = 60°
am = 1/2 (a1 + a2) = 250 m
oraz maksymalne odchylenia
∆gϕ = 1/2 | g(ϕ1, am) - g(ϕ2, am)| = 7,85 10-4 m s-2
∆ga = 1/2 | g(ϕm, a1) - g(ϕm, a2)| = 7,71 10-4 m s-2
i wartości odniesienia przyspieszenia ziemskiego
gR = g(ϕm, am) = 9,818 399 m s-2
należy sprawdzić, że warunek (1a) został spełniony:
n (∆gϕ + ∆ga ) / gR ≤ BGD / (3e)
3000 (0,000 785 + 0,000 771) / 9,818 399 ≤ 1,5e / 3e
0,48 ≤ 0,5
•
W ostatniej fazie legalizacji WE w Brunszwiku waga jest adiustowana do
obliczonej wartość odniesienia przyspieszenia ziemskiego gR.
3.3.4 Bibliografia
/1/ Biuletyn OIML Nr 94, 1984, 23-25; źródło dodatkowe:
Biuletyn OIML Nr 127, 1992, 45
/2/ Kohlrausch, F.: Praktische Physik, Band 1, 24. Aufl., Stuttgart: Teubner 1996
Koniec fragmentu przewodnika
Wobec powyższego Jednostka Certyfikując GUM zaleca stosowanie formatu oznaczania na
wadze stref grawitacyjnych w postaci
1)
wartość odniesienia przyspieszenia ziemskiego gR strefy grawitacyjnej, wraz z
górną i dolną wartością graniczną przyspieszenia ziemskiego dla danej strefy;
(zalecane dla wag klasy dokładności II ze względu na wąski zakres np.
szerokości
geograficznej)
lub jako
2)
kod w formacie ϕ1 - ϕ2 ≡ a1 - a2
członkowskich WELMEC,
wspólny dla wszystkich państw
np. 49-52 ≡ 0-200,
Te dane powinny być umieszczone na tabliczce znamionowej wagi w postaci
np.
g = 9,810567 ± 0,000049 m/s2
lub
49-52 ≡ 0-200
5