本文通过对最大秤量为150kg电子台秤示值误差测量结果的不确定度分析 和评定,探讨了偏载、分度值、水平度及标准砝码等因素带来的不确定度分量的来源和大小,并根据不确定度分析,来制定期间核查方法,从而为称量过程提供技术保证。
在生产过程中,由于工业测量过程的需要, 为保证称量过程的准确性,常常要求我们对称重 过程加以控制,如减小称量误差,建立期间核查 程序等,通常用户会对衡器供应商提出苛刻甚至 过分的要求,本文通过探讨检定分度值、实际分 度值对电子台秤的不确定度影响,确立一种期间 核查方案,来实现测量过程的技术要求。下面以 150kg电子台秤为例就电子秤的不确定度评定过程 进行论述。
1.概述
1.1测量依据:JJG 539-1997《数字指示秤》 检定规程。
1.2环境条件:常温。
1.3测量标准:Mi等级砝码。
1.4被测对象:电子台秤:检定分度值e:
50g ;头际分度值d: 20g ;最大秤量:150句;最大 允许误差:(1—23 kg : ± 25g, (25—100 kg : 土 50g, (100 150 kg : 土 75g。
1.5测量过程:采用砝码直接加载、卸载的 方式,分段测量电子台秤示值与标准砝码标称值 之差,即为被校电子台秤示值误差。
2.数学模型与灵敏系数
2.1数学模型 E = P — m
式中:E—被校电子台秤示值与M 1等级标 准砝码的组合标称质量值的差值;
P—被校电子台秤示值; m—M 1等级标准砝码的组合标称质量。
2.2灵敏系数
3.标准不确定度评定
3.1输入量P的标准不确定度u P 输入量P的标准不确定度up)的来源主要有: 0测量重复性引入的不确定度分量uPl);
Q电子台秤示值分辨力引入的不确定度分 量 u (P2);
(3测量偏载误差引入的不确定度分量uP ; (4电子台秤承重面不水平引入的不确定度
分量u P4)。
3.1.1 电子台秤的测量重复性引入的不确定 度分量upa采用A类评定方法评定。在测量电 子台秤时,在重复性条件下,对该秤Ug, 25kg, 75kg, 100kg, 150句测量点分别进行10次测量, 求该秤以上测量电的实验标准差s :
实验室多次测量证明,通常
远远小于示值分辨力引入的不确定度up2)。u(p1) 忽略不计。
3.1.2被测电子台秤示值分辨力引入的标准 不确定度分量M,被测电子台秤实际分度值为 d=20g,故半宽为d/2,属均匀分布,取包含因子
3.1.3测量偏载误差引入的不确定度分量u P3),在用标准砝码进行偏载测量时,其偏载误差 一般不会超过偏载测试对应值的最大允许误差,
由于一般秤具有4个承重点,故偏载对称重结果 的影响不超过其对应值的最大允许误差的1/4,服 从正态分布,包含因子k=3,则
p )=MPEV
u p3>Txr
3.1.4电子台秤承重面不水平引入的不确定度 分量u(p4),由于电子秤实际测量的是砝码所受的重 力,如称重面不水平,则所受重力P与标准砝码质 量m将存在一定的夹角,所以测量过程中应使台秤
承重面处于水平状态,估计其水平误差不会超过
3.1.6由于u(p2)、up3)、up)彼此独立,互不 相关,因此
输入量m的标准不确定度u h)的主要来源于
由以上评定可以看出,电子台秤的实际分度 值d在各不确定分量中所占比重较大,当d = e =50g时,其不确定结果如下:
很明显不确定度有很大改变,尤其秤量范围
在25的以下时,其不确定度已经大于其秤量范围 的最大允许误差± 0.5e (土 25g)。
如果使e=d=20g是否可行昵,在实际工作中 我们发现如果检定分度值e过小,那么电子台秤在 检定周期内就会出现大量不合格现象,其型式很 难获得批准,所以市场上出现了许多实际分度值 与检定分度值不一致的电子秤。
上面的不确定度评定过程说明,d
为此,我们可以准备一个25kg左右的性质稳 定的物体,在送检回来后进行多次称量,记录其 示值并计算示值平均值,每间隔一段时间,再重 复上述称量,当发现其值发生变化时,增加或减 少20g,我们就应再次送检。这是因为虽然最大允 许误差 MPE 为 ±25g,但 d+U=20g+13g=33g,已大 于最大允许误差,故应重新溯源,又因为电子秤的 误差基本为线性的,150kg秤量点的误差基本为 25kg的三倍左右,当25kg测量点变化±20g时,其 最大秤量变化约为± 60g,小于其最大允许误差土 75g,因此对25kg点进行核查,可以保证全量程的 测量准确度,且25kg的核查标准较易获得,容易实 现,而不必再准备100kg以上的核查替代物。