淺談電子衡器計(jì)量檢定不確定度評(píng)定有關(guān)問題

李永斌

摘 要：伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電子衡器在我們的生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。電子計(jì)量儀器不僅僅是一個(gè)簡單的計(jì)量工具，而且還能體現(xiàn)一個(gè)國家的貿(mào)易公平。為了維護(hù)市場的正常秩序，確保市場有效運(yùn)轉(zhuǎn)，必須重視電子衡器計(jì)量檢定工作。因此，本文主要探討了電子衡器計(jì)量不確定度的相關(guān)問題，以期為提高電子衡器計(jì)量精確度提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電子衡器；計(jì)量；不確定度；檢定

衡器屬于商業(yè)貿(mào)易領(lǐng)域中所使用的一種計(jì)量器具。不僅與人們的消費(fèi)活動(dòng)有著密切聯(lián)系，而且也關(guān)系到國與國之間的貿(mào)易結(jié)算。因此，世界各國都非常重視衡器的管理工作，大部分國家還將衡器納入到強(qiáng)制檢定項(xiàng)目中。我國將計(jì)量檢定規(guī)程作為評(píng)價(jià)衡器計(jì)量性能的主要參考依據(jù)。通過參照有關(guān)規(guī)程來對(duì)市場上各類電子衡器進(jìn)行檢定，從而更好地維護(hù)市場正常秩序。隨著科技的發(fā)展，電子衡器發(fā)展迅速，種類繁多，功能也更多。因此，有必要對(duì)電子衡器計(jì)量檢定中的不確定問題進(jìn)行研究。

1測量不確定度的概述

測量不確定度屬于測量結(jié)果的重要參數(shù)之一，能讓被測量值的表征呈分散性特征。不確定度的測量參數(shù)是由不同分量組成的，而獲取各種不確定度值的方法是非常復(fù)雜多樣的。在測量不確定度值的過程中必須考慮很多變化因素的干擾，特別是測量各種處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)下電子衡器。簡而言之就是對(duì)同一計(jì)量檢定進(jìn)行多次測量，然后利用貝塞爾公式計(jì)算分散性結(jié)果數(shù)據(jù)。測量不確定度屬于測量結(jié)果顯示的重要方面，因此，測量結(jié)果報(bào)告中除了要有測量結(jié)果，還應(yīng)附上測量不確定度。

測量結(jié)果的誤差性、測量結(jié)果的可靠性及不肯定程度均是反映測量不確定度的不確定性的主要因素。通過相關(guān)參數(shù)來反映測量結(jié)果的質(zhì)量[1]。由于各種人為因素與測量因素的干擾，得到的測量值呈分散性特征。每次測量得到的數(shù)據(jù)都不盡相同，而是具有一定規(guī)律性，按照一定概率分散在某個(gè)數(shù)值區(qū)間。因此，這種概率也帶有一定的分散性特點(diǎn)，而測量不確定度就能體現(xiàn)出被測量值的分散性參數(shù)。這就能進(jìn)一步評(píng)定測量結(jié)果的數(shù)值與真值的接近程度。目前，通過標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值來反映測量不確定度，從而使上述分散性特征表征化。在工作中可通過測量不確定度來獲取測量結(jié)果的置信區(qū)間，因此，可采用標(biāo)準(zhǔn)偏差與置信區(qū)間的半寬度來表示測量不確定度。

2測量不確定度與測量誤差分析

不確定度與誤差經(jīng)常被混為一談，其實(shí)二者有一定聯(lián)系，也有不少區(qū)別。誤差理論是測量不確定度的重要理論基礎(chǔ)，二者的研究手段也比較相似。二者的主要差別在于定義上，測量不確定度體現(xiàn)的是測量結(jié)果在數(shù)據(jù)值方面的分散性特點(diǎn)，通過分析評(píng)定測量中得到的分散性數(shù)據(jù)，最終計(jì)算出一個(gè)數(shù)值區(qū)間；測量誤差是指測量結(jié)果與真值間存在的差度值[2]。在測量不確定度的時(shí)候，工作人員可參考實(shí)驗(yàn)結(jié)果、相關(guān)資料以及以前的經(jīng)驗(yàn)來大致評(píng)定測量值的分散性數(shù)據(jù)。不過這種分析評(píng)定方式極易受到工作人員的專業(yè)能力的影響。與誤差一樣，測量不確定度也屬于一個(gè)估計(jì)值，不能代替真實(shí)值，也無法對(duì)量值進(jìn)行修正。誤差雖是一個(gè)估算值，也無法準(zhǔn)確反映出真實(shí)值，但誤差不受外部人為因素的干擾?？梢?，誤差是一種客觀存在的現(xiàn)象，有時(shí)可根據(jù)誤差對(duì)測量進(jìn)行修正。

3電子衡器不確定度的評(píng)定方法

3.1研究對(duì)象

根據(jù)中國當(dāng)前有關(guān)規(guī)定來看，在開展研究工作時(shí)應(yīng)將外部溫度調(diào)整在-10～40℃之間。研究工具為100mg～10Kg的四等砝碼，要求每類砝碼的誤差值必須≤（0.5mg～0.5g）。為確保測量值的準(zhǔn)確性，本次研究采用Ⅲ級(jí)電子秤，該電子秤的稱量上限為15kg，分度值為5g。

3.2電子衡器的測量過程

在開始測量時(shí)，工作人員需從零開始，逐漸增加砝碼進(jìn)行分析。按照從小到大的順序增加砝碼，直到達(dá)到電子秤的最大稱量，隨后又按照從小到大的順序減少砝碼，最后歸零。在此過程中所出現(xiàn)的示值誤差就是標(biāo)準(zhǔn)砝碼與分段示值之間的差。在檢定電子秤的時(shí)候，工作人員應(yīng)選擇最小秤量20分度值，500分度值，2000分度值，最大秤量50%，最大秤量[3]。

3.3制作數(shù)學(xué)模型

為確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，需構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型：

△E=P-m（△E表示電子秤的示值誤差；P代表電子秤的示值；m代表標(biāo)準(zhǔn)砝碼的值）

3.4評(píng)定不確定度的方法

本次研究中存在的不確定主要來自三方面：一是測量過程的重復(fù)性所引起的電子秤的不確定度；二是因?yàn)闇囟纫约半娮映铀狡罘矫娴牟町惗鸬碾娮映硬淮_定度；三是因?yàn)殡妷夯螂娫吹挠绊懚鸬碾娮映硬淮_定度。

3.4.1電子秤示值P所引起的不確定度

（1）溫度及電子秤水平偏差原因

首先需要測定電子秤由于水平偏載而導(dǎo)致的不確定度。在電子秤上將最大稱量的1/3砝碼放在秤臺(tái)面積的1/4上，由于砝碼所占半寬為2.5g，計(jì)算后發(fā)現(xiàn)最大值與最小值之間的差≤5g。通常來講，人們使用電子秤時(shí)，砝碼放置的位置所引起的誤差明顯低于由水平偏載所引起的誤差[4]。若把電子秤使用過程中的偏載誤差設(shè)定為試驗(yàn)種誤差的三分之一，且要求其分布必須符合設(shè)計(jì)規(guī)定，便可計(jì)算出電子秤由于水平偏差所造成的不確定度為0.48g，其自由度為50。

（2）電壓或電源原因

在試驗(yàn)種若電源電源有變化，示值也會(huì)隨之改變。示值變化幅度是0.2分度值，具體來講就是1.0g。若半寬設(shè)為1.0g，其分布情況符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定，可得出不確定度為0.58g，自由度為50。

（3）測量重復(fù)性原因

每次測量結(jié)果都有一定差異，經(jīng)計(jì)算本次試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為0.41g，因此，由于重復(fù)測量所造成的不確定度為0.29g，自由度為90。

（4）輸入量P的不確定度

輸入量P不確定度是由電子秤偏載誤差造成的不確定度、電壓電源不確定度、測量重復(fù)性造成的不確定度組成的[5]。因此，將上述三個(gè)不確定度結(jié)合起來就能得到輸入量P的不確定度。

3.4.2輸入量m的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

通過查詢允許誤差表可知，15kg砝碼的允許誤差是±0.75g，由此可得到m的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.43g，其自由度為50。

3.4.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

由于P與m是相互獨(dú)立的關(guān)系，先計(jì)算出二者的靈敏系數(shù)，分別為1與-1，再計(jì)算合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.96g，最終得出其有效自由度為179。

3.4.4擴(kuò)展不確定度

若把合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度設(shè)為10，置信率為95%，再查閱有關(guān)資料可計(jì)算出Kp為1.984，而擴(kuò)展不確定度為1.8g。

4結(jié)語

總之，隨著科技的快速發(fā)展，電子衡器正朝著運(yùn)行迅速、計(jì)量準(zhǔn)確、精密度高的方向發(fā)展。但從實(shí)際來看電子衡器計(jì)量結(jié)果不確定度仍是一個(gè)主要問題。隨著大型衡器種類的增加，而檢定部門運(yùn)輸力量跟不上，即使有了大型砝碼，也很難將其運(yùn)輸?shù)綑z定現(xiàn)場。這就需要我們工作人員繼續(xù)鉆研，探索更高效、準(zhǔn)確的計(jì)量檢定方法，不斷提高電子衡器計(jì)量檢定工作水平，從而更好地維護(hù)市場秩序，為貿(mào)易的公平性奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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