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近年來, 隨著中(zhong)國合(he)格(ge)評(ping)定國家認可委員會 (CNAS) 在全國范圍內推動計量(liang)(liang)(liang)技術機構實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)能力驗證活動, 實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)間(jian)的計量(liang)(liang)(liang)比(bi)(bi)對(dui)(dui)(dui)(dui)也(ye)越(yue)來越(yue)受到各(ge)級計量(liang)(liang)(liang)技術機構的重(zhong)視, 而(er)比(bi)(bi)對(dui)(dui)(dui)(dui)中(zhong)不確定度的評(ping)定也(ye)越(yue)來越(yue)受到大家的重(zhong)點(dian)關注。本文以電子(zi)臺(tai)秤為例(li), 介(jie)紹比(bi)(bi)對(dui)(dui)(dui)(dui)中(zhong)主(zhu)導(dao)(dao)實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)的參(can)考(kao)值(zhi)(zhi)測(ce)量(liang)(liang)(liang)不確定度分(fen)析(xi), 其不確定度分(fen)析(xi)是建立在比(bi)(bi)對(dui)(dui)(dui)(dui)參(can)考(kao)值(zhi)(zhi)采(cai)用主(zhu)導(dao)(dao)實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)首(shou)次(ci)(ci)測(ce)量(liang)(liang)(liang)和末(mo)次(ci)(ci)測(ce)量(liang)(liang)(liang)的平(ping)(ping)均值(zhi)(zhi)來確定的方(fang)式之(zhi)上(shang)的, 即(ji)主(zhu)導(dao)(dao)實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)在各(ge)參(can)比(bi)(bi)實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)取走比(bi)(bi)對(dui)(dui)(dui)(dui)樣品之(zhi)前進行首(shou)次(ci)(ci)測(ce)量(liang)(liang)(liang), 在比(bi)(bi)對(dui)(dui)(dui)(dui)樣品返回主(zhu)導(dao)(dao)實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)之(zhi)后進行末(mo)次(ci)(ci)測(ce)量(liang)(liang)(liang), 取首(shou)、末(mo)次(ci)(ci)測(ce)量(liang)(liang)(liang)的平(ping)(ping)均值(zhi)(zhi)為參(can)考(kao)值(zhi)(zhi)。如(ru)果(guo)兩次(ci)(ci)測(ce)量(liang)(liang)(liang)值(zhi)(zhi)的差值(zhi)(zhi)超出最大允(yun)許誤差絕對(dui)(dui)(dui)(dui)值(zhi)(zhi)的二分(fen)之(zhi)一(yi), 則認為該傳遞(di)裝置異常, 主(zhu)導(dao)(dao)實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)須通知參(can)比(bi)(bi)實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi), 并(bing)更換一(yi)臺(tai)傳遞(di)裝置。

1 測量過程簡述

1.1 測量依據

依(yi)據JJG 539—1997《數(shu)字指示秤檢(jian)定規程》和相應的計量技術(shu)機構電子臺(tai)秤比對工作實(shi)施細則進行測(ce)量。

1.2 測量環境條件

溫度:-10~+40℃。

1.3 測量標準

M1等級砝碼, 測量范圍: (0~15) kg;必須配備能測量數字示值化整誤差的0.1e的M1或以上等級的小片法碼至少10個。

1.4 被測對象

比對樣品(pin):最大秤量為15 kg, 檢定分度值為5 g。

2 數學模型

用經檢定或校準的M1等級標準砝碼對電子臺(tai)秤最(zui)大秤量點 (即15 kg秤量點) 進(jin)行多次測量, 利用小片砝碼確(que)定(ding)閃變(bian)點, 可(ke)得(de)到化整前(qian)的誤差:

式中,

E———電子臺秤化整前的誤差(cha);

P———電子臺秤化整前的(de)示值;

m———標準(zhun)砝碼質量值。

3 靈敏系數

根(gen)據(ju)建立的測(ce)量數學(xue)模型, 靈敏系數c可(ke)由數學(xue)模型對(dui)輸入量求(qiu)偏(pian)導數得到:

4 各輸入量的標準不確定度的評定

4.1 標準不確定度的A類評定

比對樣品測量重復性引起的標準不確定度分量為u (P1) 。

在(zai)首次(ci)測試中, 用標準砝碼(ma)在(zai)重(zhong)復(fu)性條件下, 對比對樣品在(zai)最大秤量15 kg點連續進行10次(ci)測量, 得(de)到(dao)的(de)測量值如表1所(suo)示。

表1 比對樣(yang)品15 kg秤(cheng)量點的測試數據(ju)     

測量平均值為:

根據貝塞爾公式, 單次試驗的標準偏差

平均值的實驗標準差

4.2 標準不確定度的B類評定

4.2.1 比對樣品偏載誤差引起的標準不確定度分量u (P2) 的評定

4.2.2 電源電壓穩定度引起的標準不確定度分量u (P3) 的評定

4.2.3 溫度變化引起的標準不確定度u (P4) 的評定

4.2.4 砝碼引起的標準不確定度u (m) 的評定

本次試驗使用準確度等級為M1的5 kg、10 kg砝碼(ma)(ma)各一個, 根據JJG 99—2006《砝碼(ma)(ma)》, 查(cha)表得到15 kg砝碼(ma)(ma)的擴(kuo)展不(bu)確定度為0.240 g、k=2, 則15 kg砝碼(ma)(ma)的標準不(bu)確定度

5 合成標準不確定及擴展不確定度

5.1 標準不確定度

標準不(bu)確定度匯(hui)總如(ru)表(biao)2所示(shi)。

表(biao)2 標(biao)準不(bu)確定(ding)度匯總     

5.2 合成標準不確定度的計算

各輸入量彼此獨立不(bu)相關(guan), 所以合(he)成標準不(bu)確定度

5.3 擴展不確定度

取包含因子k=2, 則擴展不確定(ding)度

5.4 測量不確定的報告與表示

根(gen)據JJF 1059—1999《測(ce)量(liang)(liang)不確定度(du)評定與表示(shi)》的要求, 比對樣(yang)品測(ce)量(liang)(liang)結果的擴展不確定度(du)為:U=1.7 g, k=2 (比對樣(yang)品15 kg秤量(liang)(liang)點) 。

6 參考值的測量不確定度

由于比對樣品的首次和末次測量是在同一檢定裝置上進行的, 兩次測量不確定度分量相同, 除測量重復性不同外, 其他因素都相同, 且6個比對樣品的測量重復性對合成標準不確定度影響很小, 因此可以得到首次測量的不確定度U1等于末次測量的不確定度U2, 即

因(yin)為參考(kao)值(zhi)(zhi)取首次和末次測量(liang)值(zhi)(zhi)的平均值(zhi)(zhi), 因(yin)此(ci)

則參考值的測量不確定度(du)為

在計算參考值的測量不確(que)定度時, 考慮由于使用同一標(biao)準裝置對同一傳(chuan)遞裝置進(jin)行(xing)測量, 不確(que)定度正相關, 相關系數γ為1。則上式可轉(zhuan)化為:

根據上文的分析, U1≈U2, 可得u1≈u2, 則uref=u1或u2, Uref=U1或U2, 則uref=u1或u2。

因此得到的(de)參考(kao)值的(de)測量(liang)(liang)不確定(ding)度(du)為(wei)首(shou)次(ci)測量(liang)(liang)或末次(ci)測量(liang)(liang)的(de)不確定(ding)度(du)中的(de)較(jiao)大者(zhe)。

7 結束語

參(can)(can)考值(zhi)(zhi)的(de)(de)測量不確(que)定(ding)(ding)(ding)度是(shi)評價比(bi)對(dui)(dui)結果(guo)的(de)(de)重(zhong)要因素, 是(shi)計量機構實驗(yan)(yan)室間比(bi)對(dui)(dui)活動的(de)(de)必需(xu)量, 其(qi)評定(ding)(ding)(ding)方(fang)(fang)(fang)法(fa)是(shi)否科學對(dui)(dui)于(yu)比(bi)對(dui)(dui)活動至關重(zhong)要。比(bi)對(dui)(dui)中(zhong)所采(cai)(cai)取的(de)(de)參(can)(can)考值(zhi)(zhi)的(de)(de)測量不確(que)定(ding)(ding)(ding)度評定(ding)(ding)(ding)方(fang)(fang)(fang)法(fa)是(shi)依(yi)據參(can)(can)考值(zhi)(zhi)的(de)(de)確(que)定(ding)(ding)(ding)方(fang)(fang)(fang)式(shi)而確(que)定(ding)(ding)(ding)的(de)(de), 本文中(zhong)所采(cai)(cai)用(yong)的(de)(de)評定(ding)(ding)(ding)方(fang)(fang)(fang)法(fa)不僅對(dui)(dui)于(yu)采(cai)(cai)用(yong)主導實驗(yan)(yan)室首(shou)、末次測量值(zhi)(zhi)的(de)(de)平均(jun)值(zhi)(zhi)作為(wei)參(can)(can)考值(zhi)(zhi)的(de)(de)比(bi)對(dui)(dui)方(fang)(fang)(fang)案(an)適用(yong), 對(dui)(dui)于(yu)采(cai)(cai)用(yong)其(qi)他(ta)方(fang)(fang)(fang)法(fa)確(que)定(ding)(ding)(ding)參(can)(can)考值(zhi)(zhi)的(de)(de)比(bi)對(dui)(dui)方(fang)(fang)(fang)案(an)也可借鑒。