電子天平測量結果不確定度評定

趙欣

巴彥淖爾市產(chǎn)品質(zhì)量計量檢測所 內(nèi)蒙巴彥淖爾 015000

1 電子天平檢定概述

在檢定過程中，為了提高電子天平的檢定計量準確性，在檢定開始之前要按計量行業(yè)的檢定規(guī)程對天平進行準確度的測量和校準。因此，在計量過程中，計量檢定人員要依照國家的計量標準設計合適的檢定方法，并對檢定數(shù)據(jù)進行合理的處理，確定其測定的不確定度，對天平的測量準確性做出合理評估。隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展和技術水平的逐漸提高，現(xiàn)代產(chǎn)品計量檢定的內(nèi)容和方法都在不斷的增加，在目前的計量工作中，主要的檢定內(nèi)容可以分為如下的幾個部分：計量單位、計量器具、量值傳遞、檢驗物理常量、檢驗不確定度以及數(shù)據(jù)處理方法。其中，在檢定中使用的計量器具主要包括實現(xiàn)計量單位的讀取復現(xiàn)的計量基準器具，便于進行量值的讀取和測定。在計量工作的進行過程中，對計量工作的準確性造成影響的因素主要包括計量器具的準確性、計量樣品的選取合理性以及檢測數(shù)據(jù)的處理情況，在這些影響因素中，對檢測結果影響最大也最直接的就是計量器具的準確性，計量器具在質(zhì)量檢測過程中起到的作用是延伸和加強人類感官的作用，是認識和檢驗產(chǎn)品使用質(zhì)量的重要工具[1]。

檢定方法采用直接比較法。首先將標準砝碼放在天平上，當天平的力矩達到平衡狀態(tài)后，讀取天平的平衡位置，該平衡位置即為天平稱量標準砝碼所顯示的質(zhì)量值，通過一系列的比較，檢定天平的重復性誤差、四角誤差和線性誤差。電子天平在檢定過程中的隨機性和系統(tǒng)效應均會導致測量不確定度。它主要來源于標準砝碼的不確定度、電子天平的計量性能和環(huán)境條件等因素。通常使用2種方法評定標準不確定度。A類標準不確定度是以測量值的平均值作為被測量值的估計，以平均值的實驗標準差S（x）作為測量結果的標準不確定度。B類標準不確定度可以由標準砝碼的檢定證書上提供的不確定度以及國家檢定標準中給出的重復性而確定。

2 過程

（1）測量依據(jù)：JJG1036-2008《電子天平檢定規(guī)程》；（2）測量標準：F1級標準砝碼裝置，出廠編號507，根據(jù)JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》中給出200g砝碼的擴展不確定度不大于0.33mg，包含因子k=2；（3）環(huán)境條件：溫度（20±1）℃，相對濕度（40-60）%RH；（4）測量對象：電子天平SartoriousBSA224S最大量程220g，d=0.0001g，出廠編號25792390；（5）測量過程：采用直接測量法，即電子天平示值與標準砝碼之差為電子天平示值誤差。

3 方法

3.1 重復性誤差的測量

對于重復性誤差的測量方法是在重復性測量實驗之中，用電子天平的最大載荷或是二分之一最大載荷對天平進行多次的重復性誤差測量，為了實驗的準確性，一般檢測次數(shù)不少于六次。對于重復性誤差的測量屬于A類不確定度，在實際測量后的數(shù)據(jù)計算之中使用極差法來計算器重復性誤差vr：vr=Imax-Imin

式中Imax——平衡位置的最大值；

Imin——平衡位置的最小值。

例如對天平重復測量9次，其測量值可以接近正態(tài)分布的前提下，單次測量結果的實驗標準差s（xi）可以按下式近似評定s（xi）=vr/C=012/2197=01067mg=ur式中，C為極差系數(shù)。自由度M=6.8，實驗用表如下：

3.2 線性誤差的測量

線性誤差標準不確定度uL是由線性誤差不確定度uI和加載標準砝碼不確定度uA合成而得。一般情況使用最大加載砝碼的標準不確定度計算uA。用E2等標準砝碼對其進行線形誤差測量時，最大加載砝碼為200g，從砝碼檢定規(guī)程中可知，該砝碼質(zhì)量允許誤差D為013mg。

3.3 檢定測量注意事項

在實驗之中，誤差的出現(xiàn)是不可避免的。由于測定時的失誤，測量儀器的固有誤差以及實驗方法本身的缺陷，實驗之中出現(xiàn)誤差基本是不可避免的。因此，在實際的測量實驗之中，對于實驗誤差的測量，并將誤差在實驗測量結果之中進行處理，才能保證最終實驗數(shù)據(jù)的正確性。

本實驗需要對實驗之中基本誤差、標準差和變差進行測定?；菊`差主要是在測量過程，實驗測量儀器其本身由于制造等原因，儀器測量精度或是示數(shù)等出現(xiàn)的誤差，主要表示儀器的測量精度。在測量基本誤差時，實驗人員要滿足下列要求：（1）檢定計讀時間誤差不超過標準表準確度等級的1/10。（2）在每一負載下，至少做兩次測量，取其平均值作為測量結果。如算得的相對誤差等于該表基本誤差限的80%-120%，應再做兩次測量，取這兩次和前幾次測量的平均值作為測量結果。

標準差的測定主要是對于實驗本身測量數(shù)據(jù)的分析，其主要表示實驗數(shù)據(jù)偏離算數(shù)平均值的離散程度，主要是對實驗數(shù)據(jù)的準確性進行分析。在計算時，實驗人員要在額定載荷下，做不少于5次的相對誤差測量，然后按下式計算標準偏差估計值S（%）。標準偏差的大小可以估計數(shù)據(jù)偏離平均值的離散程度，進而分析出數(shù)據(jù)測量的不精確度，對實驗的結果進行精確化的補正[2]。

儀器隨著實驗時間的變化，其本身會由于結構磨損等原因而出現(xiàn)偏差，變差又叫回差，主要是指儀器在實驗過程之中產(chǎn)生的計量偏差。實驗之中應該將變差計入誤差計算的過程之中，以保證測量的準確度。實驗只在首次檢定時做24h變差測量。測定基本誤差之后，將被檢表在室溫下放置24h。然后置于標準條件下，待溫度平衡后，再次測定在額定荷載下的基本誤差（%）。測量結果不得超過該表基本誤差限。

4 結語

本文通過對誤差源進行研究，用電子天平的計量結果為對象，用Ⅰ級電子天平經(jīng)由E2等級砝碼測定，對結果的不確定度進行了評測。