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在生產(chan)過(guo)(guo)程(cheng)中, 由于工業(ye)測(ce)(ce)量(liang)過(guo)(guo)程(cheng)的需要(yao), 為保(bao)證(zheng)稱(cheng)量(liang)過(guo)(guo)程(cheng)的準(zhun)確(que)(que)性, 常(chang)常(chang)要(yao)求我(wo)們對(dui)稱(cheng)重(zhong)過(guo)(guo)程(cheng)加以控制, 如減小稱(cheng)量(liang)誤差(cha), 建(jian)立期間(jian)核查程(cheng)序等, 通常(chang)用戶會(hui)對(dui)衡器供應(ying)商提(ti)出苛刻(ke)甚至過(guo)(guo)分(fen)的要(yao)求, 本文通過(guo)(guo)探討檢定分(fen)度值(zhi)、實(shi)(shi)際分(fen)度值(zhi)對(dui)電(dian)子臺(tai)秤(cheng)的不(bu)確(que)(que)定度影(ying)響, 確(que)(que)立一(yi)種(zhong)期間(jian)核查方案, 來實(shi)(shi)現(xian)測(ce)(ce)量(liang)過(guo)(guo)程(cheng)的技術要(yao)求。下面以150kg電(dian)子臺(tai)秤(cheng)為例(li)就電(dian)子秤(cheng)的不(bu)確(que)(que)定度評定過(guo)(guo)程(cheng)進(jin)行論述(shu)。

1 概述

1.1 測(ce)量依據:JJG 539-1997《數字指示秤》檢(jian)定規(gui)程。

1.2 環境(jing)條件:常溫(wen)。

1.3 測量標準:M1等級砝碼。

1.4 被(bei)測對象:電子臺(tai)秤(cheng):檢定分度(du)值e:50g;實際分度(du)值d:20g;最(zui)大秤(cheng)量:150 kg;最(zui)大允許誤差: (1~25) kg:±25g, (25~100) kg:±50g, (100~150) kg:±75g。

1.5 測量(liang)過程:采用砝碼(ma)(ma)直接(jie)加(jia)載、卸載的方式(shi), 分段測量(liang)電子臺(tai)秤(cheng)示值(zhi)(zhi)與標(biao)準(zhun)砝碼(ma)(ma)標(biao)稱值(zhi)(zhi)之差, 即為(wei)被校電子臺(tai)秤(cheng)示值(zhi)(zhi)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M1等級標準砝(fa)碼的組合標稱質(zhi)量值的差值;

P———被校電子臺(tai)秤示值;

m———M1等(deng)級標(biao)準砝碼的組合標(biao)稱質(zhi)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(shu)入量(liang)P的(de)標準不(bu)確定度u (P) 的(de)來源主要有:

(1) 測量(liang)重復性(xing)引入的不確定度分量(liang)u (P1) ;

(2) 電子臺秤(cheng)示值(zhi)分辨(bian)力引入(ru)的不確定度(du)分量u (P2) ;

(3) 測量偏載誤差引入的不確定度分量u (P3) ;

(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(tai)秤(cheng)的測(ce)量(liang)(liang)(liang)重(zhong)復(fu)性(xing)引(yin)入的不確定(ding)(ding)度分(fen)量(liang)(liang)(liang)u (P1) , 采用A類評定(ding)(ding)方(fang)法評定(ding)(ding)。在(zai)(zai)測(ce)量(liang)(liang)(liang)電子臺(tai)秤(cheng)時, 在(zai)(zai)重(zhong)復(fu)性(xing)條件(jian)下(xia), 對該(gai)秤(cheng)1kg, 25kg, 75kg, 100kg, 150kg測(ce)量(liang)(liang)(liang)點分(fen)別進(jin)行10次測(ce)量(liang)(liang)(liang), 求該(gai)秤(cheng)以上測(ce)量(liang)(liang)(liang)電的實(shi)驗標準(zhun)差s:

實驗室多次測量證明, 通常 姨遠遠小(xiao)于示值(zhi)分辨力引(yin)入的不確定度u (P2) 。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u (P2) , 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 , 則

3.1.3 測(ce)(ce)量偏(pian)(pian)(pian)載誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)引入的(de)(de)不確(que)定(ding)度分量u (P3) , 在(zai)用標準(zhun)砝碼進(jin)行(xing)偏(pian)(pian)(pian)載測(ce)(ce)量時, 其偏(pian)(pian)(pian)載誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)一(yi)般不會超過偏(pian)(pian)(pian)載測(ce)(ce)試對(dui)應值(zhi)的(de)(de)最(zui)大允許誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha), 由于一(yi)般秤具有4個承重點, 故偏(pian)(pian)(pian)載對(dui)稱重結果的(de)(de)影響不超過其對(dui)應值(zhi)的(de)(de)最(zui)大允許誤(wu)(wu)(wu)差(cha)(cha)的(de)(de)1/4, 服(fu)從正(zheng)態分布(bu), 包含因子(zi)k=3, 則

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0.5°, 屬均勻分布, 包含因子為

其(qi)中, cos0.5°=0.99996

3.1.6 由于u (P2) 、u (P3) 、u (P4) 彼此獨立, 互不(bu)相關, 因此

3.2 輸入量m的標準不確定度u (m)

輸入量m的標準不確定度u (m) 的主要來源于M1等級砝碼誤差, 服從均勻分布, 包含因子 , 則不確(que)定度為

4 合成標準不確定度的計算

5 擴展不確定度的評定

當k取2時, 該電子臺秤擴展不確定度如下:則U=kuc (E)

由以上(shang)評(ping)定可以看出, 電子(zi)臺秤的實際分度值d在各不確定分量中(zhong)所占比重較(jiao)大(da), 當(dang)d=e=50g時, 其不確定結果如下:

很(hen)明顯不確定度有很(hen)大改(gai)變, 尤其秤量(liang)范(fan)圍在25kg以(yi)下時, 其不確定度已經大于其秤量(liang)范(fan)圍的(de)最大允許誤差(cha)±0.5e (±25g) 。

如(ru)果使e=d=20g是否可行呢, 在實際工(gong)作(zuo)中我們發現如(ru)果檢定(ding)分度(du)值e過小, 那么電子臺(tai)秤在檢定(ding)周期內就會出現大(da)量不合格(ge)現象(xiang), 其型式很難獲得批準, 所以(yi)市(shi)場上出現了許(xu)多(duo)實際分度(du)值與(yu)檢定(ding)分度(du)值不一致的電子秤。

上面的不(bu)確(que)定(ding)度(du)(du)評定(ding)過(guo)(guo)程說明, d<e, 并(bing)不(bu)能(neng)提(ti)高(gao)電子秤(cheng)的準確(que)度(du)(du), 但可以大(da)大(da)降低其不(bu)確(que)定(ding)度(du)(du), 通過(guo)(guo)此功能(neng)不(bu)僅(jin)可以提(ti)高(gao)我(wo)(wo)們日(ri)常測量(liang)的精度(du)(du), 也使我(wo)(wo)們有了(le)一種期間核查的方(fang)法來保證校(xiao)準周期內稱量(liang)過(guo)(guo)程的準確(que)性。

為此(ci), 我們可以(yi)準(zhun)(zhun)備一個25kg左右(you)的(de)性質穩定的(de)物(wu)體, 在送檢回來后進(jin)(jin)行(xing)多次稱量(liang)(liang)(liang), 記錄(lu)其(qi)(qi)示值并計算(suan)示值平均值, 每間隔(ge)一段時間, 再(zai)重復上(shang)述稱量(liang)(liang)(liang), 當(dang)發現(xian)其(qi)(qi)值發生變(bian)化(hua)(hua)時, 增加或減(jian)少20g, 我們就應再(zai)次送檢。這(zhe)是因(yin)為雖然最(zui)大(da)(da)(da)允許(xu)誤差(cha)MPE為±25g, 但d+U=20g+13g=33g, 已大(da)(da)(da)于最(zui)大(da)(da)(da)允許(xu)誤差(cha), 故應重新(xin)溯源, 又(you)因(yin)為電子(zi)秤(cheng)的(de)誤差(cha)基(ji)本為線性的(de), 150kg秤(cheng)量(liang)(liang)(liang)點的(de)誤差(cha)基(ji)本為25kg的(de)三倍左右(you), 當(dang)25kg測量(liang)(liang)(liang)點變(bian)化(hua)(hua)±20g時, 其(qi)(qi)最(zui)大(da)(da)(da)秤(cheng)量(liang)(liang)(liang)變(bian)化(hua)(hua)約為±60g, 小于其(qi)(qi)最(zui)大(da)(da)(da)允許(xu)誤差(cha)±75g, 因(yin)此(ci)對25kg點進(jin)(jin)行(xing)核(he)查, 可以(yi)保證全(quan)量(liang)(liang)(liang)程的(de)測量(liang)(liang)(liang)準(zhun)(zhun)確度, 且25kg的(de)核(he)查標(biao)準(zhun)(zhun)較(jiao)易獲得, 容易實現(xian), 而(er)不必再(zai)準(zhun)(zhun)備100kg以(yi)上(shang)的(de)核(he)查替代物(wu)。