用于貿(mào)易結(jié)算的數(shù)字指示秤示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定

陳彪 劉澍 沈佳駿 靳晶 郭忠曉

（嘉興市計(jì)量檢定測(cè)試院，浙江嘉興 314000）

數(shù)字指示秤是一種廣泛應(yīng)用于貿(mào)易結(jié)算、生產(chǎn)過(guò)程控制等領(lǐng)域的計(jì)量設(shè)備。其測(cè)量的準(zhǔn)確性直接影響到人們的經(jīng)濟(jì)利益和生產(chǎn)安全。數(shù)字指示秤的示值誤差不確定度評(píng)定的主要目的是確定示值誤差的可靠范圍，從而為使用者提供準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。通過(guò)對(duì)不確定度的評(píng)定，還可以找出影響數(shù)字指示秤示值誤差的各種因素，從而采取相應(yīng)的措施來(lái)減小這些因素的影響，提高數(shù)字指示秤的測(cè)量準(zhǔn)確度?？偟膩?lái)說(shuō)，對(duì)數(shù)字指示秤示值誤差不確定度的評(píng)定是一項(xiàng)重要的計(jì)量工作，對(duì)于保證貿(mào)易公平、維護(hù)生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面具有重要意義。在已有研究成果方面，近年來(lái)許多學(xué)者針對(duì)數(shù)字指示秤測(cè)量不確定度評(píng)定進(jìn)行了深入研究。例如，有的研究者采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來(lái)提高數(shù)字指示秤測(cè)量不確定度評(píng)定的精度。有的研究結(jié)果表明，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可以有效地減小測(cè)量不確定度，提高數(shù)字指示秤的測(cè)量精度。然而，這一方法在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一定的局限性，其應(yīng)用價(jià)值需要進(jìn)一步探討。在這種情況下，本文旨在進(jìn)一步探討數(shù)字指示秤用于貿(mào)易結(jié)算的價(jià)值，并通過(guò)對(duì)測(cè)量不確定度評(píng)定方法的研究，以期提高貿(mào)易結(jié)算的公平性和準(zhǔn)確性。圍繞數(shù)字指示秤用于貿(mào)易結(jié)算的測(cè)量不確定度評(píng)定展開(kāi)研究，為這一領(lǐng)域的研究提供新的思路和方法，不僅有助于保障貿(mào)易雙方的利益，還可以推動(dòng)數(shù)字指示秤在貿(mào)易結(jié)算領(lǐng)域的應(yīng)用，提高貿(mào)易結(jié)算的效率和精度。

1 概述

1.1 測(cè)量依據(jù)和評(píng)定方法

國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG 539-2016《數(shù)字指示秤》[1]；國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》[2]。

1.2 溫濕度狀態(tài)

溫度保持在常溫，相對(duì)濕度保持在常濕范圍。

1.3 所用標(biāo)準(zhǔn)器

M1等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼，規(guī)格：50 mg～2 000 g、5 kg、10 kg、25 kg。

1.4 被測(cè)對(duì)象

ACS-30 電子秤，檢定分度值e=10 g，最大秤量30 kg、最小秤量0.2 kg，中等準(zhǔn)確度等級(jí)。

1.5 測(cè)量方法

通過(guò)在電子秤的承載器上添加和卸載荷，并采用查找閃變點(diǎn)的方法來(lái)確定其化整前的示值，然后計(jì)算P與L之間的差值，即為該電子秤的示值誤差。

1.6 評(píng)定結(jié)果的使用

本文不確定度評(píng)定對(duì)ACS-30 型電子秤的500e、2 000e和最大秤量三個(gè)不同的秤量點(diǎn)進(jìn)行。

2 測(cè)量模型

式中：

E-被檢電子秤化整前的示值誤差；

P-被檢電子秤化整前的示值；

I-被檢電子秤的示值；

L-附加載荷；

ΔL-加載至下一個(gè)示值所加的附加載荷。

3 方差和靈敏度系數(shù)

由測(cè)量模型E=P-L=I-L+0.5e-ΔL，得方差傳播公式：

式中：

u(E)-被檢電子秤示值誤差的測(cè)量不確定度；

u(I)-由被檢電子秤引入的不確定度分量；

u(L)-由標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的不確定度分量；

u(ΔL)-由附加載荷引入的不確定度分量。

靈敏度系數(shù)：

由于在具體測(cè)量過(guò)程中，附加標(biāo)準(zhǔn)砝碼的數(shù)值和誤差均相對(duì)微小，因此它們對(duì)測(cè)量不確定度的影響可忽略不計(jì)。故：

4 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

4.1 由被檢電子秤引入的不確定度u(I)的評(píng)定

4.1.1 由被檢電子秤測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(I)1的評(píng)定

在重復(fù)條件下用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)被檢電子秤進(jìn)行3 次連續(xù)測(cè)量，得到測(cè)量值，計(jì)算極差，估計(jì)服從正態(tài)分布，C=1.69，計(jì)算其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s，實(shí)際測(cè)量中僅測(cè)量一次，故，u(I)1=s，數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 重復(fù)性測(cè)量引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

4.1.2 由被檢電子秤分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(I)2的評(píng)定

電子秤檢定分度值為10 g，半寬a=5 g，服從均勻分布，包含因子，對(duì)于電子秤某一載荷L，記錄其示值I。連續(xù)加放相當(dāng)于0.1e的附加祛碼，直到秤的示值明顯地增加一個(gè)分度值，變?yōu)?I+e)，由此計(jì)算示值誤差。因此：

4.1.3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的選擇

考慮分辨力引入的不確定度已包含在重復(fù)性引入的不確定度分量中，取上述兩分量中較大值作為標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I)，則各測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I)如表2 所示。

表2 分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

4.2 由標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的不確定度分量u(L)的評(píng)定

根據(jù)JJG 99《砝碼檢定規(guī)程》的要求，5 kg M1等級(jí)砝碼的最大允許誤差是±0.25 g，10 kg M1 等級(jí)砝碼的最大允許誤差是±0.5 g，25 kg M1等級(jí)砝碼的最大允許誤差是±1.25 g，服從均勻分布，包含因子，因此各測(cè)量點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(L)如表3 所示。

表3 標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的不確定度分量

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

5.1 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源主要由兩部分組成，分別由被檢電子秤引入和標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入，如表4 所示。

表4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源

5.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(E)的計(jì)算

輸入量之間相互獨(dú)立且不具有相關(guān)性，因此，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

各秤量點(diǎn)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度如表5 所示。

表5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

取包含因子k=2，則：U=k×uc(E)。

則各稱(chēng)量點(diǎn)的擴(kuò)展不確定度如表6 所示。

表6 各稱(chēng)量點(diǎn)擴(kuò)展不確定度匯總

7 測(cè)量不確定度報(bào)告與表示

被檢ACS-30 型電子秤在5 kg 秤量點(diǎn)，其示值誤差的測(cè)量不確定度為：

被檢ACS-30 型電子秤在20 kg 秤量點(diǎn)，其示值誤差的測(cè)量不確定度為：

被檢ACS-30 型電子秤在30 kg 秤量點(diǎn)，其示值誤差的測(cè)量不確定度為：

8 不確定度評(píng)定的判斷

根據(jù)規(guī)程規(guī)定，被檢ACS-30 型電子秤在5 kg、20 kg、30 kg 的最大允許預(yù)設(shè)值誤差分別為5 g、10 g、15 g，則該檢定點(diǎn)的測(cè)量不確定度符合U＜1/3MPSE。

9 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字指示秤示值誤差不確定度評(píng)定在保證貿(mào)易公平、提高產(chǎn)品質(zhì)量等方面有重要意義。為了進(jìn)一步探討數(shù)字指示秤用于貿(mào)易結(jié)算的價(jià)值，本文對(duì)數(shù)字指示秤示值誤差的不確定度進(jìn)行了評(píng)定和分析，從結(jié)果顯示，由被檢數(shù)字指示秤引入的不確定度較大，由標(biāo)準(zhǔn)砝碼和附加載荷引入的不確定度較小。