基于集成檢定法的重力式自動裝料衡器測量結(jié)果的不確定度評定

俞如禮

（福建省龍巖市長汀縣質(zhì)量計(jì)量檢測所，福建龍巖366300）

1 測量準(zhǔn)備

用1000kg的M1等級砝碼（通常是40個25kg砝碼的組合），進(jìn)行預(yù)設(shè)值重復(fù)性測量。采用A類（重復(fù)性測量）及B類（輸入量最大允許誤差）方法評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度[1]。

測量依據(jù)：JJG 546—2002《重力式自動裝料衡器檢定規(guī)程》[2]。

環(huán)境條件：常溫、相對濕度小于85%。

測量標(biāo)準(zhǔn)：M1等級砝碼，測量范圍25~1000kg，由JJG 99—2006《砝碼》中給出的20kg砝碼的最大允許誤差為±1g，利用內(nèi)插法可知25kg砝碼的最大允許誤差為±1.25g。

被測對象：準(zhǔn)確度等級為X（1）級，最大秤量Max=1000kg，d=1kg（d為實(shí)際分度值）時的重力式自動裝料衡器。

測量過程：首先，在物料檢定前用1000kg的M1等級砝碼（通常是40個25kg砝碼的組合）對被測衡器自有控制裝置進(jìn)行立即校準(zhǔn)，保證其誤差符合要求。然后，開始物料檢定，通過被測衡器自有控制裝置確定試驗(yàn)裝料質(zhì)量的約定真值。

2 測量模型

采用預(yù)設(shè)值進(jìn)行重復(fù)性測量：

式中，md為每次裝料與裝料平均值的偏差；M為每次裝料質(zhì)量的實(shí)際值為實(shí)際裝料質(zhì)量的平均值為單次試驗(yàn)裝料在控制衡器上稱量的示值；ΔL為單次試驗(yàn)裝料在控制衡器上稱量，求化整前示值所使用的砝碼質(zhì)量；Se為預(yù)設(shè)值誤差；Mp為預(yù)設(shè)裝料值；當(dāng)控制衡器分辨力足夠時，ΔL、ΔLi取值為 0.5e（檢定分度值 e=d）。

3 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

分析測量模型可知，輸入量有I、ΔL、M。針對輸出量md，雖然輸入量含有Ii、ΔLi，但考慮已單獨(dú)對輸入量I、ΔL進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)不確定評定，故的標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要由測量重復(fù)性引入。針對輸出量Se，輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度應(yīng)由Ii、ΔLi及測量重復(fù)性引入，輸入量Mp主要由被測衡器分度值引入[3]。故輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定內(nèi)容如下：

1）輸入量I引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（I）評定

輸入量I的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（I）來源于對控制裝置校準(zhǔn)的25kg標(biāo)準(zhǔn)砝碼的誤差，采用B類方法進(jìn)行評定。

40個25kg砝碼的最大允許誤差為±0.05kg，屬于均勻分布，包含因子，故，標(biāo)準(zhǔn)不確定度

從圖2可見，鹽酸濃度不變，液固比對鹽酸浸出含鈦高爐渣效果明顯，液固比越大，酸量越多，有助于鈣、鎂、鐵和鋁的溶出，當(dāng)液固比達(dá)到5時，CaO和MgO的脫除率達(dá)到95%以上，F(xiàn)e和Al2O3的脫除率達(dá)到了85%，TiO2的損失率小于4.5%。

2）輸入量ΔL引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（ΔL）評定

輸入量ΔL的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（ΔL）來源于為提高控制衡器分辨力所使用的閃變點(diǎn)砝碼，該分量很小，可以忽略。

針對輸出量md，輸入量M的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1（M）來源于測量重復(fù)性，采用A類評定。

裝料質(zhì)量為1000kg，依據(jù)JJG 546—2002《重力式自動裝料衡器檢定規(guī)程》的規(guī)定，需要對裝料衡器進(jìn)行10次裝料，測量結(jié)果如表1所示。

表1 裝料測試結(jié)果

=1002.6kg，根據(jù)貝塞爾公式可得單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為

針對輸出量Se，輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2（M）來源于Ii、ΔLi及測量重復(fù)性，且應(yīng)有u（Ii）=u（I），u（ΔLi）=u（ΔL）。由于Se為10次裝料平均值與預(yù)設(shè)值之差，故測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為u1（M）/=0.37kg。因此，

4）輸入量Mp引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（Mp）評定

該分量只針對輸出量Se，輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Mp）來源于被測衡器的分度值，采用B類評定。本次測量的重力式自動裝料衡器分度值 d=1kg，故有

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

4.1 靈敏系數(shù)

采用預(yù)設(shè)值進(jìn)行重復(fù)性測量：

靈敏系數(shù)：

4.2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

輸出量md各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總于表2。輸出量Se各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總于表3。

表2 標(biāo)準(zhǔn)不確定度(md)匯總

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表(Se)

4.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

各輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān)，所以，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得到：

5 擴(kuò)展不確定度的評定

針對每次裝料與裝料平均值的偏差md的評定：

擴(kuò)展不確定度為：U=kuc（md）=2×1.16kg≈2.3kg式中，k為包含因子，默認(rèn)取2。

針對預(yù)設(shè)值誤差Se的評定：

擴(kuò)展不確定度為：U=kuc（Se）=2×0.47kg=0.9kg

6 測量不確定度的報告與表示

通過預(yù)設(shè)值進(jìn)行重復(fù)性測量，采用A類和B類方法進(jìn)行評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度，通過10次測量，經(jīng)過計(jì)算得出：X（1）級的重力式自動裝料衡器，預(yù)設(shè)裝料質(zhì)量為1000kg時，md測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=2.3kg，k=2；Se測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為 U=0.9kg，k=2。