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基于数字指示秤的不确定度评定探讨

2018-10-21包纪勇尹俊杰金君

名城绘 2018年9期
关键词:评定不确定度

包纪勇 尹俊杰 金君

摘要:为了维护市场秩序,保证市场有效运转,数字指示称的计量检定工作显得尤为重要,本文主要针对数字指示秤的不确定度评定进行探讨,仅供参考。

關键词:数字指示秤;不确定度;评定

数字指示秤是人们日常生活中最常见的计量器具之一,并广泛的应用于生产、科研及贸易中。过去数字指示秤参照的规程是JJG539-1997《数字指示秤》,自从2017年5月30日起,开始使用新的检定规程JJG539-2016《数字指示秤》。新旧规程内容之间有一定的变化,例如重复性以前选择满量程和半量程两个点,而新规程只采用半量程一个点进行测试。这些内容的变化都会给不确定度的评定带来一定的影响。

1 不确定度的构成

a. 各种因素造成的随机误差

b. 未查明的系统误差

c. 已查明系统误差修正值得不确定度

d. 真值变化的幅度

2不确定度分析

2.1测量方法

1)测量依据。JJG539-2016《数字指示秤检定规程》;2)测量标准。M1等级砝码:规格:1kg~20kg;1mg~500g;标称质量值相当于0.1e的小砝码10个。3)测试环境。温度:25℃;湿度:56%RH。4)被测对象。ACS-15电子计价秤,最大量程15kg,实际分度值5g,检定分度值5g,准确度Ⅲ级。5)测量过程。电子计价秤的示值误差是在其承载器上直接加载标准砝码m,通过找闪变点的方法确定其化整前的示值P,计算P与m之差,即为该电子计价秤示值误差E。

2.2数学模型

E=P-m=I+0.5e-Δm-m,式中:E——化整前的误差;P——化整前的示值;I——显示示值;Δm——附加小砝码;m——标准砝码。

2.3方差和灵敏系数

依方程:

得出灵敏系数:

2.4标准不确定度分量的分析

2.4.1电子计价秤示值引起的不确定度

1)电子计价秤偏载引入的不确定度

根据JJG539-2016《数字指示秤》检定规程规定,偏载应选择最大量程1/3点进行测试,因此选择5kg砝码,分别依次放在1/4秤台面积中,得到如下数值(见表1)。

根据极差法可得 ,其中,C为极差系数(根据JJF1059.1-2012,当n=4时,查极差系数表可得C=2.06)。

2)电子计价秤重复性引入的不确定度u(I2)(A类)

根据JJG539-2016《数字指示秤》检定规程规定,在半量程点进行重复性试验,因此在重复性条件下对7.5kg秤量点进行10次试验,得到测量结果。

由贝塞尔公式得到标准偏差为:

则平均值的标准不确定度为:

3)电子计价秤分辨率引起的不确定度u(I3)

秤的实际分度值d=5g,但是我们在进行检定时采用的是“闪变点”法确定被测电子计价秤化整前的示值误差,采用这种方法使其分辨率变为0.1d,其分布区间半宽应为0.1d/2,分辨率的影响估计为均匀分布(k=■),则有: ,

电子计价秤示值引起的不确定度u(I)为:

2.4.2附加砝码引起不确定度u(Δm)

电子计价秤检定时,其“闪变点”采用的是500mg的M1等级砝码,共计10片。根据JJG99-2006《砝码》规程,M1等级500mg砝码的最大允许误差MPE为0.8mg,其不确定度不超过该砝码质量允差的三分之一,包含因子k=2,则其扩展不确定度为 ,则其标准不确定度为 。

由于上级砝码的传递使用的是同一标准砝码,则视为这10个砝码是相关的,相关系数为1,其砝码的合成不确定度为:u(Δm)=u(Δmi)×10=0.0002×10=0.002g≈0.01g

2.4.3标准砝码引起的不确定度分量u(m)

根据JJG539-2016《数字指示秤》规定,Ⅲ级电子计价秤的检定必须包含这三个点:500e、2000e和最大量程。

因此,对于500e即2.5kg测量点,M1等级2.5kg砝码的最大允许误差MPE为12.5mg,则其扩展不确定度为 ,则其标准不确定度为 。

对于2000e即10kg测量点,其标准不确定度为

对于最大量程即15kg测量点,其标准不确定度为

2.5标准不确定度一览表(见表2)

2.6合成标准不确定度

将上表中的数据代入公式(6)中得

2.7扩展不确定度

2.5kg:U=kuc(E)=0.53×2=1.1g

10kg:U=kuc(E)=0.54×2=1.1g

15kg:U=kuc(cE)=0.54×2=1.1g

3结语

通过对数字指示秤的不确定度的研究,可以有效提高计量检定的准确性与可信性,有益于我们工作能力和工作水平的提高。

参考文献:

[1] JJG 539-2016,数字指示秤国家计量检定规程[S].中国质检出版社.

[2] JJG 99-2006,砝码国家计量检定规程[S].中国计量出版社.

[3] JJF1059.1-2012,测量不确定度评定与表示[S].中国质检出版社.

(作者单位:杭州市质量技术监督检测院)

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