称重法检测定容式灌装机的方法改进与应用

詹娇，龚磊，王智宇，徐栩

（重庆市计量质量检测研究院，重庆401123）

称重法检测定容式灌装机的方法改进与应用

詹娇，龚磊，王智宇，徐栩

（重庆市计量质量检测研究院，重庆401123）

通过对用JJG687—2008《液态物料定量灌装机》检定规程中的称重方法及检测顺序检测定容式灌装机灌装量的测量原理与用通过改进后的称重方法及检测顺序检测定容式灌装机灌装量的测量原理进行介绍，并对液态物料定量灌装机规程规定的称重法与改进后的称重法检测定容式灌装机的测量原理进行比较分析，以及通过对改进后的称重法检测定容式灌装机灌装量的数学测量模型进行解读，分析了改进后的称重法检测定容式灌装机灌装量示值误差的测量不确定度。获得的测量不确定度结果表明，用改进后的称重法检测定容式灌装机具有可行性。

称重法；定容式灌装机；灌装量；测量不确定度

定容式灌装机是以容积量为计量单位进行液态物料定量灌装的灌装机。定容式灌装机是液态物料定量灌装机的2大类型之一，是将液态的物料按预先设定好的容积量加注到定量包装容器内的灌装设备，主要应用于饮用水、食品、饮料、化工、医药等行业生产环节中的定量灌装环节，是保证企业生产成本和广大消费者合法权益的列入国家强制检定计量器具目录的重要计量器具。如何正确、准确地对定容式灌装机灌装量的示值误差进行测量，保证其计量的准确性，是生产者和广大消费者双方合法权益的重要保障。

1 测量原理

规程JJG687—2008《液态物料定量灌装机》中的规定，称重法检测定容式灌装机的测量原理为：①根据灌装量的大小选用相应的标准计量称重设备；②在灌装机的生产线上，将3倍于灌装头的编号标识依次贴在盛装容器上；③在装箱前取下带有编号标识的容器，依次进行称量，并记录好称量数据；④测量此时液态物料的的温度，其温差不得超过5℃；⑤分别倒掉带有编号标识的容器内的液态物料，空干15 s后分别进行称量，记录称量数据；⑥进行密度测量，重复测量3次并记录，取其平均值作为液态物料的密度。

改进后的称重法检测定容式灌装机的原理为：根据定容式灌装机的灌装量选用相应的称重装置。将3倍于灌装头的空盛装容器依次贴上编号标识，并分别称量其空盛装容器质量（即皮重）做好记录；然后依次将其放在灌装机的生产线上进行灌装完成后装箱前取下称量其装有液态物料的盛装容器的总质量（即总重），并测量此时的液体温度并做好记录，其温差不得超过5℃。将盛装容器内的液体倒入密度测量装置中进行密度测量，重复测量3次，取其平均值作为液体密度。通过总重减皮重得出盛装容器内的液体质量（即净重），进而通过测得的液体密度换算并求出定容式灌装机灌装量的示值误差。

通过分析我们不难发现，本文倡导的改进后的称量法在测量盛装容器的皮重环节与规程规定的称量法测量盛装容器的皮重环节相比，能完全排除盛装容器内的附壁液，更正确、真实地测量出空盛装容器的实际质量，而规程规定的方法测出的空盛装容器的质量比其实际值偏大，因为其测量原理第⑤步中“空干15 s后”，还是不能完全空干盛装容器内的附壁液。因此，改进后的称量法检测定容式灌装机的灌装量更正确、准确和便捷。

2 测量不确定度评定

2.1 数学模型

式（1）（2）中：Vi为第i个盛装容器内的液态物料的实际容量，mL；mi为第i个盛装容器内的液态物料的质量，g；ρ为液态物料的平均密度，g/cm3；β为灌装机的体膨胀系数，/℃；t为检测时液态物料的温度，℃；ΔV为被检定容式灌装机灌装量的示值误差；V为灌装量的标称值。

2.2 灵敏系数

y=f(x1,x2,···,xN).当全部输入量Xi是彼此独立或不相关时，合成标准不确定uc（y）由下式得出：

2.3 输入量的确定

由数学模型可知被检测定容式灌装机灌装量示值误差的不确定度来源主要有：被检定容式灌装机灌装量值的测量重复性引起的标准不确定度，称重装置的准确度引起的标准不确定度，灌装机的体膨胀系数引起的标准不确定度，检测时液态物料的温度变化引起的标准不确定度，试验温度下液态物料的密度变化引起的标准不确定度。

2.4 标准不确定度分类评定

评定对象：定容式灌装机；

测量参数：灌装量示值；

被检定容式灌装机灌装量标称值：50 L；

试验用介质：SM/GF-45W-30汽油机油。

评定用主要计量标准器：电子天平；

准确度等级：①级，Max＝64 kg，e＝1 g；

最大允许误差（e）：±1.5.

2.4.1 标准不确定度A类评定

该项来源于被检定容式灌装机灌装量示值的测量重复性试验。在相同条件下对被检定容式灌装机灌装量进行10次重复测量，则测量重复性引入的不确定度分量u（v）为：

表1所示为评定结果。

2.4.2 标准不确定度的B类评定

2.4.2.1 由准确度引起的标准不确定度分量

2.4.2.2 由体膨胀系数引起的标准不确定度分量

2.4.2.3 由温度变化引起的标准不确定度分量

2.4.2.4 由密度变化引起的标准不确定度分量

2.5 标准不确定度汇总

标准不确定度汇总如表2所示。

2.6 合成标准不确定度

表1 评定结果

表2 标准不确定度分量一览表

2.7 扩展不确定度

用称重法检测定容式灌装机灌装量误差测量结果的相对扩展不确定度，取包含因子k＝2，则相对扩展不确定度为：

2.8 测量能力报告

用称重法检测定容式灌装机灌装量示值误差测量结果的扩展不确定度为：Urel＝0.04%（k＝2）。

3 结论

通过对改进后的称重法检测定容式灌装机灌装量的示值误差的测量原理与规程规定的称重法检测定容式灌装机灌装量的示值误差的测量原理进行比较，以及对改进后的称重法的数学模型进行解读，得到了改进后的称重法检测定容式灌装机灌装量示值误差的测量不确定度为：Urel＝0.04%（k＝2）。

获得的不确定度结果表明，以改进后的称重法检测0.1级及以下的定容式灌装机是可行的，且改进后的称量法检测定容式灌装机的灌装量更正确、准确和便捷。

［1］中国计量科学研究院，云南省计量测试技术研究院.JJG 1036—2008电子天平检定规程［S］.北京：中国计量出版社，2008.

［2］江苏省计量科学研究院，中国计量科学研究院，北京理工大学，等.JJF 1059.1—2012测量不确定度评定与表示技术规范［S］.北京：中国标准出版社，2012.

［3］国家技术监督局，中国计量科学研究院，北京市技术监督局.JJF 1027—1991测量误差及数据处理［S］.北京：中国计量出版社，1991.

［4］中国计量科学研究院.JJG 687—2008液态物料定量灌装机［S］.北京：中国标准出版社，2008.

［5］倪育才.实用测量不确定度评定［M］.第4版.北京：中国质检出版社，2013.

〔编辑：刘晓芳〕

TB486

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.135

2095－6835（2017）19－0135－03

詹娇（1976—），女，主要从事流量仪表的检测及研究工作。