電子平臺秤測量結果的不確定度淺析與評定

王振魁，趙金忠，王絨香

（金川集團股份有限公司,甘肅 金昌 737100，）

在企業(yè)生產(chǎn)過程中, 隨著物料進出廠及中轉計量交接數(shù)量的明顯增加,需要貿(mào)易結算的物料大多采用電子平臺秤進行稱重計量,并以計量數(shù)據(jù)作為結算的依據(jù)。測量結果誤差是否滿足法制計量的要求,直接關系著物料交接計量數(shù)據(jù)的準確性,并且在一定程度上影響著客戶對企業(yè)計量管理水平的滿意度。為保證電子平臺秤的準確性，確保貿(mào)易結算公平，維護市場交易秩序，提高企業(yè)的進出廠物料貿(mào)易結算的效率，進而有序的開展電子平臺秤日常調(diào)試維護檢定工作,保證電子平臺秤計量的準確性與可靠性。

1 被測對象

本文以中準確等級ⅢSCS-3型電子平臺秤最大秤量為例進行淺析與評定。

稱重傳感器類型：模擬式；數(shù)量：四只；

最大秤量：Max=3000kg；最小秤量Min=20kg；檢定分度值e=1kg；

檢定分度數(shù)n=3000；

最大允許誤差如下所示：

表1

2 環(huán)境條件

（1）環(huán)境條件：溫度（25±5）℃；濕度（50±5）%RH；

（2）供電電源：220V；

（3）開機預熱時間為：不小于15min；

（4）標準器：100g M1等級標準砝碼；1000kg M1等級標準砝碼；

3 測量方法

（1）依據(jù)JJG539-2016《數(shù)字指示秤檢定規(guī)程》，從指示裝置上讀得示值與標準器砝碼的質(zhì)量值進行比較，利用閃變點法確定其化整前的示值，計算誤差值。

（2）對于最大秤量載荷L，記錄其示值I。連續(xù)加放相當于0.1e的附加砝碼，直到秤的示值明顯地增加一個分度值，變?yōu)椋↖+e）。此時加到秤上的附加砝碼為△L，得到化整前的示值P。

（3）施加標準砝碼至最大秤量，并以同樣方法逆順序逐步卸去砝碼，在加、卸砝碼時，逐漸地遞增或遞減。

（4）確定化整前的示值和化整誤差的方法如下：

數(shù)學模型為：

E=P-L

P=I+0.5e-△L

E=I+0.5e-△L-L

式中：E為化整前誤差；P為化整前示值（kg）；L為砝碼載荷（kg）；I為示值（kg）；e為檢定分度值；△L為附加砝碼質(zhì)量（kg）；

（5）在上述條件下，對SCS-3型電子平臺秤最大秤量3000kg載荷點示值誤差的測量，一般可使用本不確定度評定結果。對其他載荷點示值和其他規(guī)格的電子衡器的示值誤差測量結果的不確定度可采用本評定方法。

4 對測量結果有影響的標準不確定度分量來源

按照JJG539-2016《數(shù)字指示秤檢定規(guī)程》規(guī)定的環(huán)境條件及技術要求,全面分析影響測量結果的各種因素，列出所有不確定度來源，做到不遺漏，不重復，遺漏會使測量結果的合成不確定度減小，重復會使測量結果的合成不確定度增大，都會影響不確定度的評定質(zhì)量，做到仔細分析，準確引入。

在最大秤量3000kg時，對測量結果有影響的不確定度來源主要有：

示值I重復性引入的不確定度分量u1(y1)；

示值I分辨力引入的不確定度分量u2(y2)；

標準砝碼L允許誤差引入的不確定度分量u3(y3)；

偏載誤差引入的不確定度分量u4(y4)；

溫度變化引入的不確定度分量u5(y5)；

4.1 示值I重復性引入的不確定分量u1(y1)的評定（A類評定）

在最大秤量3000kg時，用標準砝碼在相同條件下，重復進行連續(xù)10次測量，得到測量數(shù)據(jù)如下：（單位：kg）

3000.0；3000.5；3000.0；2999.5；2999.5；

3000.0；3000.0；3000.5；2999.5；3000.5；

用貝塞爾公式求得單次實驗標準偏差為：

自由度為：ν=n-1=9

則在最大秤量3000kg時：

由示值I重復性導致的測量結果的標準不確定分量為：

4.2 示值I分辨力引入的不確定度分量u2(y2)評定（B類評定）

由于e=1kg，采用閃變點法可以使分辨力為0.1kg，則不確定度區(qū)間半寬a=0.1kg，分辨力導致的不確定度按均勻分布考慮，所以k=。則由示值I分辨力導致的測量結果的標準不確定分量為：

在測量不確定度評定中，當重復性引入的標準不確定度分量大于分辨力引入的標準不確定度分量時，可以不考慮分辨力所引入的不確定度分量，但當重復性引入的不確定度分量小于被測儀器的分辨力所引入的不確定度分量時，應該用分辨力引入的不確定度分量代替重復性分量。

由于分辨力導致的不確定度已包含在示值重復性引入的不確定度分量中，所以在u1(y1)和u2(y2)中取較大者，故略去u2(y2)。

4.3 標準砝碼L允許誤差引入的不確定度分量u3(y3)

依據(jù)JJG99-2006《砝碼》檢定規(guī)程：

M1級1000kg砝碼的最大允許誤差的絕對值|MPE|為50000mg；

在最大秤量3000kg時：

砝碼估算帶來的最大允許誤差為1.5kg×0.05kg≈0.08kg。

則由標準砝碼L允許誤差引入的測量結果的標準不確定分量為：

4.4 偏載誤差引入的不確定度分量u4(y4)

載荷在秤臺分布不均產(chǎn)生誤差，同一載荷在不同位置的示值誤差不超過（表一）規(guī)定的秤在該載荷下的最大允許誤差。對于四只稱重傳感器，在每個傳感器施加的砝碼為最大秤量的1/3，為1000kg。

施加1000kg砝碼時，最大允許誤差為±1.0e；為±1.0kg，則半寬a=0.5kg。

則由偏載誤差引入的測量結果的標準不確定分量為：

4.5 溫度變化引入的不確定度分量u5(y5)

在規(guī)定條件下溫度的變化可能會造成示值變化量為0.1e=0.1kg，則半寬a=0.05kg,服從均勻分布，所以k=。

則由溫度變化引入的測量結果的標準不確定分量為：

可以看出溫度變化導致的不確定度分量在不確定度評定中帶來的影響很小，故略去。

5 合成標準不確定度的評定uc(y)

通過淺析各不確定度分量帶來的影響，結合檢定規(guī)程、檢定方法，在最大秤量3000kg時，對測量結果影響較大的不確定度分量進行評定。

示值重復性引入的不確定度分量u1(y1)、標準砝碼允許誤差引入的不確定度分量u3(y3)及偏載誤差引入的不確定度分量u4(y4) 。

由于各分量間彼此獨立不相關。

則：

6 測量結果不確定度的報告與表示

在最大秤量輸入量的標準不確定度評定時，為了使所給出的測量結果之間能夠方便地相互比較，在大多數(shù)情況下取k=2,所確定的區(qū)間具有的包含概率p約為95%。

若k=2，則U=2uc(y)

=2×0.32kg

≈0.6kg

所以，檢定分度值為1kg的中準確等級SCS-3型電子平臺秤，在最大秤量3000kg時,其示值誤差測量結果的擴展不確定度為U=0.6kg，k=2。

最佳測量結果可表示為:y=（3000.0±0.6）kg；k=2。

7 總結

隨著經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，商品貿(mào)易日益增多，電子平臺秤的準確性起著非常重要的作用，為了維護企業(yè)和消費者的合法權益，提高電子平臺秤的科學、規(guī)范化管理，對SCS-3型電子平臺秤測量結果的不確定度進行淺析與評定，對于分析電子平臺秤檢定與規(guī)程要求的差距，探討電子平臺秤不確定度，具有現(xiàn)實意義。