電子天平示值誤差的不確定度評定

田靜蕾

衡水市冀州區(qū)綜合檢驗檢測中心 河北冀州 053200

電子天平用于稱量物體重量，它具有測量精準、結構簡單、適用范圍廣、使用方便等特點。由于電子天平能夠為企業(yè)提供準確的質量計量數(shù)據(jù)，所以，它得到了眾多企業(yè)的喜愛與追捧[1]。不管是新技術創(chuàng)新還是科研，都需要電子天平的支持。一旦電子天平出現(xiàn)讀數(shù)不準確等問題，就會在一定程度上影響企業(yè)的發(fā)展。電子天平的校準工作中，應積極采用先進的校準前核查技術、外部校準技術，有效提升相關校準工作效果，保證電子天平應用的準確性，預防因為不準確的校準出現(xiàn)問題，達到預期的工作目標。

1 電子天平分析

對于電子天平而言，最為重要的組成部分就是秤盤部件、傳感器部件、位置檢測器部件、PID 調節(jié)器部件、功率放大器部件等等，其中就傳感器設備而言，會對電子天平的稱量準確性產生直接影響。電子天平在實際應用期間，主要原理就是電磁力與電磁力矩補償，在稱量某些物品的過程中，可以使其在重力場中有所平衡，獲取到準確的質量數(shù)據(jù)信息，不僅可以清晰的將物體質量顯示出來，還能夠自動化檢測相關系統(tǒng)，準確度很高，應用的效率也很強。近年來電子天平受到廣泛的重視與應用，其稱量的準確性對使用價值會產生直接影響，在此情況下，合理的進行電子天平的校準十分重要，科學有效的開展校準工作，有助于提升電子天平的稱量準確性，滿足當前的使用要求。

2 測量過程簡述

2.1 測量依據(jù)

JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程。

2.2 測量環(huán)境條件

（1）溫度24℃，每4h 波動不大于1℃；

（2）相對濕度54%RH，不大于70%RH；

（3）其他影響量：無易察覺氣流，遠離振源、磁源；

（4） 供 電 電 源： 電 源（-15 至+10）%， 頻 率（-2 至+2）%。

2.3 被測對象

電子天平，測量范圍（0-200）g，標稱分度值d 為0.1mg。

2.4 測量方法

測量時候采用直接測量法，將標準砝碼放置在被檢電子天平上，待示值穩(wěn)定后，讀取天平示值。可得標準砝碼與電子天平實際值之差，即為電子天平的示指誤差[2]。

3 輸入量的不確定度來源分析

輸入量的標準不確定度是測量輸入量的標準產生的不確定度；由輸入量引入的不確定度分量是整個輸入過程中不確定度的合成。

（1）對電子天平來說，影響輸入量m 的標準不確定度u（m）的因素主要包括：

①測量重復性引入的標準不確定度u 重復性（m）；

②溫度變化及振動等引起示值不確定度u 溫及振（m）

③電子天平分辨率引入的標準不確定度u 分辨率（m）

（2）由標準砝碼本身的誤差引入的標準不確定度u（m 標）。

4 輸入量的標準不確定度評定實例

4.1 輸入量m 的標準不確定度u（m）的評定

（1）測量重復性引入的標準不確定度u 重復性（m）的評定。該項不確定度可以通過連續(xù)測量得到測量數(shù)列，采用A 類不確定度評定。本次測量中用E2 等級砝碼對測量范圍10mg-200g 的電子天平進行10 次重復性測量。測量結果如下：m1=200.0000g，m2=200.0002g，m3=200.0001g，m4=200.0002g，m5=200.0002g，m6=200.0003g，m7=200.0003g，m8=200.0001g，m9=200.0000g，m10=200.0002g。其平均值為：200.0002g，可用貝塞爾公式計算得：

u 重復性（m）=s（xi）=0mg

自由度υ 重復性（m）=（n-1）=9

（2）溫度變化及振動等引起示值不確定度u 溫及振（m）。溫度變化及振動等引起示值不確定度u 溫及振（m），采用B 類評定方法。溫度變化及振動等引起示值變動一般不大于1 個顯示值，該天平實際分度值為0.1mg。

u 溫及振（m）=d/k，為均勻分布k=√3

得u 溫及振（m）=0.06mg

自由度υ 溫及振（m）=50

（3）電子天平分辨率引入的標準不確定度u 分辨率（m）。u分辨率（m）=0.29d

得u 分辨率（m）=0.029mg

自由度υ 分辨率（m）=∞

（4）電子天平示值得合成不確定度u 示指（m）。由于各輸入量之間的相關性可以不予考慮，因此

u2 示指（m）=u2 重復性（m）+u2 溫及振（m）+u2 分辨率（m）

得u 示指（m）=0.067mg。

自由度υ 示指（m）=u 示指4（m）/[u4 重復性（m）/9+u4溫及振（m）/50+u4 分辨率（m）/∞]

得υ 示指（m）=0.0674/（0.064/50）=78

4.2 由標準砝碼本身的誤差引入的標準不確定度u（m 標）

該項不確定度是由于標準器引入的不確定度，采用B 類方法進行評定。

由JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》可知200g 砝碼的擴展不確定度不大于0.1mg，取k=2。則：標準不確定度u（m 標）=0.1mg/2=0.05mg。

估計Δu（m 標）/u（m 標）=0.1，則自由度υ（m 標）=1/2×（0.1）-2=50。

凡符合上述條件的測量結果，一般可參照使用本不確定度的評定方法。本測量不確定度結果，對日常檢定工作具有積極地指導意義[3]。