數(shù)字指示秤示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定

陳潔艷++陳翔宇

【摘 要】 衡器行業(yè)是一個歷史悠久的行業(yè)，并且隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，商業(yè)貿(mào)易逐漸的頻繁，衡器的作用也越來越被人們重視，衡器的技術(shù)水平以及產(chǎn)品的質(zhì)量直接關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)科學(xué)的研究、貿(mào)易和國防的發(fā)展。為維護(hù)市場貿(mào)易秩序的健康發(fā)展，用于貿(mào)易結(jié)算領(lǐng)域的工作計量器具均應(yīng)實施強(qiáng)制計量檢定。本文以市場上最常見的數(shù)字指示秤為研究對象，開展示值誤差測量結(jié)果的不確定評定研究。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)字指示秤 ?計量檢定 ?不確定度評定

衡器是商業(yè)貿(mào)易結(jié)算領(lǐng)域中的一種計量器具。過去人們稱計量為“度量衡”。在我國最早出現(xiàn)于夏朝;春秋戰(zhàn)國時期已掌握了杠桿原理，但在相當(dāng)長的時期內(nèi)計量標(biāo)準(zhǔn)不一，較為混亂，直到秦統(tǒng)一天下后，才統(tǒng)一了度量衡標(biāo)準(zhǔn);宋朝時期出現(xiàn)了準(zhǔn)確度達(dá)到40mg的戥秤，標(biāo)志著當(dāng)時的衡器已具有相當(dāng)可觀技術(shù)水準(zhǔn)。隨著社會發(fā)展，各種先進(jìn)的數(shù)字指示秤不斷出現(xiàn)，對貿(mào)易結(jié)算準(zhǔn)確度的要求也不斷提高。因此，對數(shù)字指示秤示值誤差結(jié)果的不確定度評定非常必要。

1 概述

（1）適用范圍：適用于數(shù)字指示秤示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定。（2）引用文件：JJG 539-1997《數(shù)字指示秤》;JJF-1059.1-2012《測量不確定評定與表示》。（3）測量對象：級數(shù)字指示秤，規(guī)格DS-788型，最大秤量15kg，檢定分度值e=d=5g。（4）測量環(huán)境條件：溫度（-10～40）℃。（5）測量標(biāo)準(zhǔn)：M1等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼。（6）測量過程：采用直接加標(biāo)準(zhǔn)砝碼來測量數(shù)字指示秤的示值誤差，可得標(biāo)準(zhǔn)砝碼與數(shù)字指示秤實際值之差，即為數(shù)字指示秤的示值誤差。（7）評定結(jié)果的使用：在符合上述條件下的測量結(jié)果，一般可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。

2 數(shù)學(xué)模型

E=P-m ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：E——數(shù)字指示秤示值誤差（kg）;

P——一定砝碼質(zhì)量作用下數(shù)字指示秤的示值（kg）;

m——所加砝碼的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量值（kg）。

方差的靈敏系數(shù)

由（1）式得方差

得： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

3.1 測量不確定度來源

（1）輸入量P的標(biāo)準(zhǔn)不確定度（P）主要由以下因素決定：1）測量重復(fù)性誤差引起的測量不確定度;2）砝碼在秤盤上的偏載引起的測量不確定度;3）電源電壓波動引起的測量不確定度。（2）輸入量m 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度（m）主要是由M1等級砝碼的質(zhì)量誤差引起。

3.2 輸入量（P）的評定

（1）測量重復(fù)性誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度（P）的評定：在重復(fù)性條件下，用質(zhì)量為15kg的M1等級砝碼對被檢秤進(jìn)行10次的重復(fù)測量，得到以下測量結(jié)果（如表1所示）：

所以0.00024kg

（2）偏載引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度（P）的評定：在進(jìn)行偏載試驗時，用最大秤量13的砝碼，放在14秤臺面積中，最大值和最小值之差一般不超過1e，半寬=0.0025kg，而在秤量示值檢定時，放置砝碼的位子偏離較小，此時的偏載誤差遠(yuǎn)小于偏載試驗時的偏載誤差。假設(shè)此時的誤差為偏載實驗時的13，并服從均勻分布，所以

=0.00048kg

（3）電源電壓波動引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度（P）的評定：電源電壓在規(guī)定條件下的變化，可能引起的示值變化為±15e，即±0.001kg，且服從均勻分布，則0.00058kg

（4）輸入量（P）的合成：輸入量I的以上分項互不相關(guān)，則

=0.00079kg

3.3 的評定

查JJG 99-2006 《砝碼》檢定規(guī)程，得質(zhì)量為15kg的M1等級砝碼的質(zhì)量允差為±0.00075kg，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

kg

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定（表2）

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算=0.00090kg

5 擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度

將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度估算為100，置信概率取95%，則包含因子k=2，因此，在測量數(shù)字指示秤15kg點(diǎn)示值誤差時的最終擴(kuò)展不確定度為：U=1.8g。

6 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對質(zhì)量和計量工作的要求也越來越高，更多精度高、穩(wěn)定性好、操作簡便的數(shù)字指示秤將不斷涌現(xiàn)。為保障數(shù)字指示秤的示值誤差在可控范圍內(nèi)，在日常檢定工作中，必須對示值誤差的不確定度加以評定，以確保數(shù)字指示秤能滿足在貿(mào)易結(jié)算中發(fā)揮公平交易的作用。

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