檢衡車(chē)整車(chē)質(zhì)量對(duì)地磅稱(chēng)量測(cè)試結(jié)果的不確定度分析

一、概述

    檢衡車(chē)對(duì)地磅進(jìn)行稱(chēng)量測(cè)試時(shí)，由于燃油消耗，檢衡車(chē)整車(chē)質(zhì)量處于變化狀態(tài)，不符合計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)穩(wěn)定性的要求。為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控檢衡車(chē)整車(chē)質(zhì)量的變化，我們對(duì)檢衡車(chē)進(jìn)行了改造，在檢衡車(chē)的油箱加裝溫度變送器和液位變送器，形成檢衡車(chē)整車(chē)質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。并向國(guó)家質(zhì)檢總局申報(bào)了《地磅計(jì)量檢定系統(tǒng)》科技計(jì)劃項(xiàng)目，現(xiàn)已經(jīng)過(guò)國(guó)家質(zhì)檢總局驗(yàn)收通過(guò)。在對(duì)地磅計(jì)量檢定的過(guò)程中，JJG539-1997《數(shù)字指示秤檢定規(guī)程》替代法僅開(kāi)展稱(chēng)量測(cè)試和重復(fù)性測(cè)試等檢定項(xiàng)目，沒(méi)有對(duì)檢衡車(chē)整車(chē)質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試的規(guī)定。因此，有必要對(duì)測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定。
    根據(jù)質(zhì)量與體積的關(guān)系，其測(cè)量模型為
    Δm=m1-m
    式中:Δm——測(cè)量誤差；m1——電子汽車(chē)衡稱(chēng)量測(cè)試結(jié)果；m——檢衡車(chē)整車(chē)實(shí)時(shí)質(zhì)量。
    m=m0+ρv=m0+〔ρ20-(t-20)y〕(h/1.77)
    式中:m——檢衡車(chē)整車(chē)實(shí)時(shí)質(zhì)量；m0——檢衡車(chē)油箱無(wú)油時(shí)的質(zhì)量；v——油箱油料體積；h——油箱液位高度；ρ——t溫度下的密度；ρ20——20℃下的標(biāo)準(zhǔn)密度；t——當(dāng)前油箱溫度；y——溫度系數(shù)；1.77——試驗(yàn)常數(shù)。
    

二、標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來(lái)源分析

    檢衡車(chē)整車(chē)質(zhì)量對(duì)地磅進(jìn)行稱(chēng)量測(cè)試結(jié)果的不確定度包括:重復(fù)性引入的不確定度分量；檢衡車(chē)車(chē)載砝碼引入的不確定度分量；檢衡車(chē)車(chē)損變化引入的不確定度分量(潤(rùn)滑油、剎車(chē)油、玻璃水、工具箱、防凍液、車(chē)體磨損、落塵等)；檢衡車(chē)油箱的溫度測(cè)量引入的不確定度分量；檢衡車(chē)油箱的液位測(cè)量引入的不確定度分量。
    其中，由重復(fù)性引入的不確定度分量用測(cè)量不確定度的A類(lèi)評(píng)定，其他因素引入的不確定度分量用測(cè)量不確定度的B類(lèi)評(píng)定。
    

三、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量不確定度評(píng)定

    1.由測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量為u1(A類(lèi)評(píng)定)
    在經(jīng)計(jì)量檢定合格的穩(wěn)定性和重復(fù)性較好的電子汽車(chē)衡上面，對(duì)檢衡車(chē)整車(chē)質(zhì)量進(jìn)行10次稱(chēng)量測(cè)試，得出的數(shù)據(jù)結(jié)果如表1所示。
    

    表1  稱(chēng)量測(cè)試值、平均值及實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差  單位:kg
    平均值:
    實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差:
    即由測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量為u1=s=0.843kg。
    2.測(cè)量不確定度的B類(lèi)評(píng)定
    (1)檢衡車(chē)車(chē)載砝碼引入的不確定度分量u2
    依據(jù)JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》的規(guī)定:M1等級(jí)1000kg的每個(gè)砝碼的最大允許誤差為±0.05kg，假設(shè)均勻分布，可得，則
    

    M1等級(jí)1000kg×10個(gè)砝碼之間是不相關(guān)的，則引入的不確定度分量為
    

    即由檢衡車(chē)車(chē)載砝碼引入的不確定度分量u2為0.091kg。
    (2)檢衡車(chē)車(chē)損變化引入的不確定度分量u3
    由實(shí)際經(jīng)驗(yàn)估計(jì)得，檢衡車(chē)車(chē)損變化的最大極限值為±0.6kg，假設(shè)均勻分布，可得，則
    

    即由檢衡車(chē)車(chē)損變化引入的不確定度分量為0.346kg。
    (3)溫度測(cè)量引入的不確定度分量u4
    溫度變送器的測(cè)量范圍:-30℃～50℃，準(zhǔn)確度等級(jí):0.2級(jí)。即可得溫度變送器的量程為80℃，其最大允許誤差為±0.16℃。假設(shè)均勻分布，可得，則
    

    即由溫度變送器引入的不確定度分量u4為0.092℃。
    (4)液位測(cè)量引入的不確定度分量u5
    液位變送器的測(cè)量范圍:0～500mm，準(zhǔn)確度等級(jí):0.1級(jí)。即可得液位變送器的量程為500mm，其最大允許誤差為±0.5mm。假設(shè)均勻分布，可得，則
    

    即由液位變送器引入的不確定度分量u5為0.289mm。
    

四、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

    1.靈敏系數(shù)
    本次參與不確定度評(píng)定所用數(shù)據(jù)如下:
    檢衡車(chē)所加油料為0#柴油，即ρ20=0.835kg/L，溫度系數(shù)y=0.00068；液位變送器顯示值為497.6mm，即h=497.6mm。考慮到極端天氣下的稱(chēng)量測(cè)試，t取-20℃～35℃，當(dāng)t取-20℃時(shí)影響分量最大，即t=-20℃。則
    

    2.標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總(見(jiàn)表2)
    

   表2  標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總一覽表
    3.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算
    各不確定度分量間彼此獨(dú)立不相關(guān)，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
    

五、擴(kuò)展不確定度計(jì)算

    取包含因子k=2，其擴(kuò)展不確定度為U=kuc=2×0.93=1.86kg
    根據(jù)測(cè)量不確定度數(shù)字修約規(guī)則的規(guī)定，可以得出U=2.0kg。
    

六、不確定度的報(bào)告及表示

    檢衡車(chē)整車(chē)質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控裝置的擴(kuò)展不確定度為U=2.0kg，k=2。
    經(jīng)評(píng)定得出的不確定度滿足計(jì)量檢定中替代法的要求。