电子计价秤示值误差的测量不确定度分析与评定

来源:用户上传      作者: 陈国开

　　[摘 要]本文以6kg电子计价秤为例，主要从电子计价秤的三个关键点对电子计价秤示值误差的测量不确定度进行分析。
　　[关键词]电子计价秤 示值误差 测量不确定度
　　中图分类号：TN348.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）43-0318-01
　　本文以6kg电子计价秤为例，主要从电子计价秤的三个关键点（最小秤量点、50%最大秤量点、最大秤量点）对电子计价秤示值误差的测量不确定度进行分析与评定。
　　1. 概述
　　1.1 测量与评定依据
　　JJG539-1997《数字指示秤检定规程》，JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》。
　　1.2 测量环境条件
　　温度：（-10～40）℃，湿度：≤85%。
　　1.3 测量标准
　　M1等级砝码，测量范围（0～30kg）。
　　1.4 被测量样品
　　ACS-6型电子计价秤，实际分度值d=0.2g，最大允许误差为±3g。
　　1.5 测量方法
　　用M1等级标准砝码按JJG539-1997《数字指示秤检定规程》的规定对被测量电子计价秤进行直接加载、卸载的方式，分别得出在最小秤量点、50%最大秤量点、最大秤量点的示值误差。
　　2. 数学模型
　　E=I+0.5e-m-△m=P-m
　　3. 输入量标准不确定度的评定
　　3.1 输入量P的标准不确定度u（P）评定
　　3.1.1 测量重复性引入的标准不确定度u（P1）的评定
　　3.1.1.1 用标准砝码在重复性条件下对电子计价秤的最小秤量点40g进行10次连续测量，得到的测量列：39.8；39.8；39.6；39.8；40.0；40.0；39.8；39.6；39.8；40.0。则在最小秤量点，即40g时：算术平均值=39.82g，故单次实验标准偏差s=0.196g。以算术平均值的实验标准偏差作为测量重复性引入的A类标准不确定度为：u（P1）=0.062g。
　　3.1.1.2 用标准砝码在重复性条件下电子计价秤的50%最大秤量点3000g进行10次连续测量，得到的测量列：2998.0；2998.2；2998.2；2998.0；2998.4；2998.2；2998.2；2998.4；2998.2；2998.2。则在50%最大秤量点，即3000g时：算术平均值=2998.2g，单次实验标准偏差s=0.133g。以算术平均值的实验标准偏差作为测量重复性引入的A类标准不确定度为：u（P1）=0.042g。
　　3.1.1.3 用标准砝码在重复性条件下对电子计价秤的最大秤量点6000g进行10次连续测量，得到的测量列5997.4；5997.2；5997.4；5997.4；5997.4；5997.2；5997.0；5997.0；5997.2；5997.4；5997.4。则在最大秤量点，即6000g时：算术平均值=5997.3g，单次实验标准偏差s=0.141g。以算术平均值的实验标准偏差作为测量重复性引入的A类标准不确定度为：u（P1）=0.045g
　　3.1.2 偏载误差引入的标准不确定度u（P2）的评定
　　半宽a=e/2=1g，假设其误差为偏载试验时的1/3，并且服从均匀分布，包含因子k=，可得：u（P2）=0.192g
　　3.1.3 数字示值分辨率引入的标准不确定度u（P3）的评定
　　采用闪变点法可以使数字示值的分辨率 变为0.1e，检定分度值e=2g，1/10e测试分辨率的半宽度a=0.1g，按均匀分布考虑，则包含因子k=，可得：u （P3）=0.058g
　　3.1.4输入量P的合成标准不确定度u（P）的计算
　　由u（P）=，则可得各点的输入量P的合成标准不确定度为：
　　最小秤量点40g：u（P）=0.21g；50%最大秤量点3000g：u（P）=0.20g；最大秤量点6000g：u（P）=0.21g
　　3.2 输入量m的标准不确定度u（m）的评定
　　根据JJG99-2006《砝码检定规程》查得M1等级标准砝码质量最大允许误差的绝对值，采用B类评定方法，按均匀分布考虑，包含因子k=，则可得各秤量点输入量m的标准不确定度为：
　　最小秤量点40g： u（m）= 0.003g；50%最大秤量点3000g： u（m）=0.087g；最大秤量点6000g： u（m）= 0.173g。
　　4. 合成标准不确定度
　　4.1 灵敏系数
　　数学模型：E=I+0.5e-m-△m=P-m
　　4.2 合成标准不确定度计算
　　由于输入量P与m彼此独立不相关，则可得各秤量点的总合成标准不确定度为：
　　最小秤量点40g： =0.21g；50%最大秤量点3000g：=0.22g；最大秤量点6000g：=0.27g
　　5. 扩展不确定度
　　当扩展不确定度的置信概率p=95.45%时，包含因子k=2，则秤量点的扩展不确定度U= 为：
　　最小秤量点40g：U==0.42g≈0.4g
　　50%最大秤量点3000g：U==0.44g≈0.4g
　　最大秤量点6000g：U==0.54g≈0.5g
　　6. 测量不确定度的报告与表示
　　电子计价秤在最小秤量点40g的示值误差扩展不确定度为：U=0.4g， k=2
　　电子计价秤在50%最大秤量点3000g的示值误差扩展不确定度为：U=0.4g， k=2
　　电子计价秤在最大秤量点6000g的示值误差扩展不确定度为：U=0.5g， k=2
　　参考文献
　　[1] JJF1059.1-2012，测量不确定度评定与表示[S].北京：中国质检出版社，2013.
　　[2] 国家技术监督局.JJF539-1997，数字指示秤检定规程[S].1997.
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