稱重法檢測定容式灌裝機(jī)的方法改進(jìn)與應(yīng)用

詹嬌，龔磊，王智宇，徐栩

（重慶市計(jì)量質(zhì)量檢測研究院，重慶401123）

稱重法檢測定容式灌裝機(jī)的方法改進(jìn)與應(yīng)用

詹嬌，龔磊，王智宇，徐栩

（重慶市計(jì)量質(zhì)量檢測研究院，重慶401123）

通過對用JJG687—2008《液態(tài)物料定量灌裝機(jī)》檢定規(guī)程中的稱重方法及檢測順序檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量的測量原理與用通過改進(jìn)后的稱重方法及檢測順序檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量的測量原理進(jìn)行介紹，并對液態(tài)物料定量灌裝機(jī)規(guī)程規(guī)定的稱重法與改進(jìn)后的稱重法檢測定容式灌裝機(jī)的測量原理進(jìn)行比較分析，以及通過對改進(jìn)后的稱重法檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量的數(shù)學(xué)測量模型進(jìn)行解讀，分析了改進(jìn)后的稱重法檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量示值誤差的測量不確定度。獲得的測量不確定度結(jié)果表明，用改進(jìn)后的稱重法檢測定容式灌裝機(jī)具有可行性。

稱重法；定容式灌裝機(jī)；灌裝量；測量不確定度

定容式灌裝機(jī)是以容積量為計(jì)量單位進(jìn)行液態(tài)物料定量灌裝的灌裝機(jī)。定容式灌裝機(jī)是液態(tài)物料定量灌裝機(jī)的2大類型之一，是將液態(tài)的物料按預(yù)先設(shè)定好的容積量加注到定量包裝容器內(nèi)的灌裝設(shè)備，主要應(yīng)用于飲用水、食品、飲料、化工、醫(yī)藥等行業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的定量灌裝環(huán)節(jié)，是保證企業(yè)生產(chǎn)成本和廣大消費(fèi)者合法權(quán)益的列入國家強(qiáng)制檢定計(jì)量器具目錄的重要計(jì)量器具。如何正確、準(zhǔn)確地對定容式灌裝機(jī)灌裝量的示值誤差進(jìn)行測量，保證其計(jì)量的準(zhǔn)確性，是生產(chǎn)者和廣大消費(fèi)者雙方合法權(quán)益的重要保障。

1 測量原理

規(guī)程JJG687—2008《液態(tài)物料定量灌裝機(jī)》中的規(guī)定，稱重法檢測定容式灌裝機(jī)的測量原理為：①根據(jù)灌裝量的大小選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量稱重設(shè)備；②在灌裝機(jī)的生產(chǎn)線上，將3倍于灌裝頭的編號標(biāo)識依次貼在盛裝容器上；③在裝箱前取下帶有編號標(biāo)識的容器，依次進(jìn)行稱量，并記錄好稱量數(shù)據(jù)；④測量此時液態(tài)物料的的溫度，其溫差不得超過5℃；⑤分別倒掉帶有編號標(biāo)識的容器內(nèi)的液態(tài)物料，空干15 s后分別進(jìn)行稱量，記錄稱量數(shù)據(jù)；⑥進(jìn)行密度測量，重復(fù)測量3次并記錄，取其平均值作為液態(tài)物料的密度。

改進(jìn)后的稱重法檢測定容式灌裝機(jī)的原理為：根據(jù)定容式灌裝機(jī)的灌裝量選用相應(yīng)的稱重裝置。將3倍于灌裝頭的空盛裝容器依次貼上編號標(biāo)識，并分別稱量其空盛裝容器質(zhì)量（即皮重）做好記錄；然后依次將其放在灌裝機(jī)的生產(chǎn)線上進(jìn)行灌裝完成后裝箱前取下稱量其裝有液態(tài)物料的盛裝容器的總質(zhì)量（即總重），并測量此時的液體溫度并做好記錄，其溫差不得超過5℃。將盛裝容器內(nèi)的液體倒入密度測量裝置中進(jìn)行密度測量，重復(fù)測量3次，取其平均值作為液體密度。通過總重減皮重得出盛裝容器內(nèi)的液體質(zhì)量（即凈重），進(jìn)而通過測得的液體密度換算并求出定容式灌裝機(jī)灌裝量的示值誤差。

通過分析我們不難發(fā)現(xiàn)，本文倡導(dǎo)的改進(jìn)后的稱量法在測量盛裝容器的皮重環(huán)節(jié)與規(guī)程規(guī)定的稱量法測量盛裝容器的皮重環(huán)節(jié)相比，能完全排除盛裝容器內(nèi)的附壁液，更正確、真實(shí)地測量出空盛裝容器的實(shí)際質(zhì)量，而規(guī)程規(guī)定的方法測出的空盛裝容器的質(zhì)量比其實(shí)際值偏大，因?yàn)槠錅y量原理第⑤步中“空干15 s后”，還是不能完全空干盛裝容器內(nèi)的附壁液。因此，改進(jìn)后的稱量法檢測定容式灌裝機(jī)的灌裝量更正確、準(zhǔn)確和便捷。

2 測量不確定度評定

2.1 數(shù)學(xué)模型

式（1）（2）中：Vi為第i個盛裝容器內(nèi)的液態(tài)物料的實(shí)際容量，mL；mi為第i個盛裝容器內(nèi)的液態(tài)物料的質(zhì)量，g；ρ為液態(tài)物料的平均密度，g/cm3；β為灌裝機(jī)的體膨脹系數(shù)，/℃；t為檢測時液態(tài)物料的溫度，℃；ΔV為被檢定容式灌裝機(jī)灌裝量的示值誤差；V為灌裝量的標(biāo)稱值。

2.2 靈敏系數(shù)

y=f(x1,x2,···,xN).當(dāng)全部輸入量Xi是彼此獨(dú)立或不相關(guān)時，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定uc（y）由下式得出：

2.3 輸入量的確定

由數(shù)學(xué)模型可知被檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量示值誤差的不確定度來源主要有：被檢定容式灌裝機(jī)灌裝量值的測量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，稱重裝置的準(zhǔn)確度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，灌裝機(jī)的體膨脹系數(shù)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，檢測時液態(tài)物料的溫度變化引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，試驗(yàn)溫度下液態(tài)物料的密度變化引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

2.4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分類評定

評定對象：定容式灌裝機(jī)；

測量參數(shù)：灌裝量示值；

被檢定容式灌裝機(jī)灌裝量標(biāo)稱值：50 L；

試驗(yàn)用介質(zhì)：SM/GF-45W-30汽油機(jī)油。

評定用主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器：電子天平；

準(zhǔn)確度等級：①級，Max＝64 kg，e＝1 g；

最大允許誤差（e）：±1.5.

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類評定

該項(xiàng)來源于被檢定容式灌裝機(jī)灌裝量示值的測量重復(fù)性試驗(yàn)。在相同條件下對被檢定容式灌裝機(jī)灌裝量進(jìn)行10次重復(fù)測量，則測量重復(fù)性引入的不確定度分量u（v）為：

表1所示為評定結(jié)果。

2.4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評定

2.4.2.1 由準(zhǔn)確度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

2.4.2.2 由體膨脹系數(shù)引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

2.4.2.3 由溫度變化引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

2.4.2.4 由密度變化引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

2.5 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總

標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總?cè)绫?所示。

2.6 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

表1 評定結(jié)果

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

2.7 擴(kuò)展不確定度

用稱重法檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量誤差測量結(jié)果的相對擴(kuò)展不確定度，取包含因子k＝2，則相對擴(kuò)展不確定度為：

2.8 測量能力報(bào)告

用稱重法檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量示值誤差測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為：Urel＝0.04%（k＝2）。

3 結(jié)論

通過對改進(jìn)后的稱重法檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量的示值誤差的測量原理與規(guī)程規(guī)定的稱重法檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量的示值誤差的測量原理進(jìn)行比較，以及對改進(jìn)后的稱重法的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行解讀，得到了改進(jìn)后的稱重法檢測定容式灌裝機(jī)灌裝量示值誤差的測量不確定度為：Urel＝0.04%（k＝2）。

獲得的不確定度結(jié)果表明，以改進(jìn)后的稱重法檢測0.1級及以下的定容式灌裝機(jī)是可行的，且改進(jìn)后的稱量法檢測定容式灌裝機(jī)的灌裝量更正確、準(zhǔn)確和便捷。

［1］中國計(jì)量科學(xué)研究院，云南省計(jì)量測試技術(shù)研究院.JJG 1036—2008電子天平檢定規(guī)程［S］.北京：中國計(jì)量出版社，2008.

［2］江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院，中國計(jì)量科學(xué)研究院，北京理工大學(xué)，等.JJF 1059.1—2012測量不確定度評定與表示技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

［3］國家技術(shù)監(jiān)督局，中國計(jì)量科學(xué)研究院，北京市技術(shù)監(jiān)督局.JJF 1027—1991測量誤差及數(shù)據(jù)處理［S］.北京：中國計(jì)量出版社，1991.

［4］中國計(jì)量科學(xué)研究院.JJG 687—2008液態(tài)物料定量灌裝機(jī)［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［5］倪育才.實(shí)用測量不確定度評定［M］.第4版.北京：中國質(zhì)檢出版社，2013.

〔編輯：劉曉芳〕

TB486

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.135

2095－6835（2017）19－0135－03

詹嬌（1976—），女，主要從事流量儀表的檢測及研究工作。