本文通過對最大秤量為150kg電子臺秤示值誤差測量結果的不確定度分析 和評定,探討了偏載、分度值、水平度及標準砝碼等因素帶來的不確定度分量的來源和大小,并根據不確定度分析,來制定期間核查方法,從而為稱量過程提供技術保證。
在生產過程中,由于工業測量過程的需要, 為保證稱量過程的準確性,常常要求我們對稱重 過程加以控制,如減小稱量誤差,建立期間核查 程序等,通常用戶會對衡器供應商提出苛刻甚至 過分的要求,本文通過探討檢定分度值、實際分 度值對電子臺秤的不確定度影響,確立一種期間 核查方案,來實現測量過程的技術要求。下面以 150kg電子臺秤為例就電子秤的不確定度評定過程 進行論述。
1.概述
1.1測量依據:JJG 539-1997《數字指示秤》 檢定規程。
1.2環境條件:常溫。
1.3測量標準:Mi等級砝碼。
1.4被測對象:電子臺秤:檢定分度值e:
50g ;頭際分度值d: 20g ;最大秤量:150句;最大 允許誤差:(1—23 kg : ± 25g, (25—100 kg : 土 50g, (100 150 kg : 土 75g。
1.5測量過程:采用砝碼直接加載、卸載的 方式,分段測量電子臺秤示值與標準砝碼標稱值 之差,即為被校電子臺秤示值誤差。
2.數學模型與靈敏系數
2.1數學模型 E = P — m
式中:E—被校電子臺秤示值與M 1等級標 準砝碼的組合標稱質量值的差值;
P—被校電子臺秤示值; m—M 1等級標準砝碼的組合標稱質量。
2.2靈敏系數
3.標準不確定度評定
3.1輸入量P的標準不確定度u P 輸入量P的標準不確定度up)的來源主要有: 0測量重復性引入的不確定度分量uPl);
Q電子臺秤示值分辨力引入的不確定度分 量 u (P2);
(3測量偏載誤差引入的不確定度分量uP ; (4電子臺秤承重面不水平引入的不確定度
分量u P4)。
3.1.1 電子臺秤的測量重復性引入的不確定 度分量upa采用A類評定方法評定。在測量電 子臺秤時,在重復性條件下,對該秤Ug, 25kg, 75kg, 100kg, 150句測量點分別進行10次測量, 求該秤以上測量電的實驗標準差s :
實驗室多次測量證明,通常
遠遠小于示值分辨力引入的不確定度up2)。u(p1) 忽略不計。
3.1.2被測電子臺秤示值分辨力引入的標準 不確定度分量M,被測電子臺秤實際分度值為 d=20g,故半寬為d/2,屬均勻分布,取包含因子
3.1.3測量偏載誤差引入的不確定度分量u P3),在用標準砝碼進行偏載測量時,其偏載誤差 一般不會超過偏載測試對應值的最大允許誤差,
由于一般秤具有4個承重點,故偏載對稱重結果 的影響不超過其對應值的最大允許誤差的1/4,服 從正態分布,包含因子k=3,則
p )=MPEV
u p3>Txr
3.1.4電子臺秤承重面不水平引入的不確定度 分量u(p4),由于電子秤實際測量的是砝碼所受的重 力,如稱重面不水平,則所受重力P與標準砝碼質 量m將存在一定的夾角,所以測量過程中應使臺秤
承重面處于水平狀態,估計其水平誤差不會超過
3.1.6由于u(p2)、up3)、up)彼此獨立,互不 相關,因此
輸入量m的標準不確定度u h)的主要來源于
由以上評定可以看出,電子臺秤的實際分度 值d在各不確定分量中所占比重較大,當d = e =50g時,其不確定結果如下:
很明顯不確定度有很大改變,尤其秤量范圍
在25的以下時,其不確定度已經大于其秤量范圍 的最大允許誤差± 0.5e (土 25g)。
如果使e=d=20g是否可行昵,在實際工作中 我們發現如果檢定分度值e過小,那么電子臺秤在 檢定周期內就會出現大量不合格現象,其型式很 難獲得批準,所以市場上出現了許多實際分度值 與檢定分度值不一致的電子秤。
上面的不確定度評定過程說明,d
為此,我們可以準備一個25kg左右的性質穩 定的物體,在送檢回來后進行多次稱量,記錄其 示值并計算示值平均值,每間隔一段時間,再重 復上述稱量,當發現其值發生變化時,增加或減 少20g,我們就應再次送檢。這是因為雖然最大允 許誤差 MPE 為 ±25g,但 d+U=20g+13g=33g,已大 于最大允許誤差,故應重新溯源,又因為電子秤的 誤差基本為線性的,150kg秤量點的誤差基本為 25kg的三倍左右,當25kg測量點變化±20g時,其 最大秤量變化約為± 60g,小于其最大允許誤差土 75g,因此對25kg點進行核查,可以保證全量程的 測量準確度,且25kg的核查標準較易獲得,容易實 現,而不必再準備100kg以上的核查替代物。