电子天平测量结果不确定度评定

2018-12-06赵欣

商品与质量 2018年42期

赵欣

巴彦淖尔市产品质量计量检测所内蒙巴彦淖尔 015000

1 电子天平检定概述

在检定过程中，为了提高电子天平的检定计量准确性，在检定开始之前要按计量行业的检定规程对天平进行准确度的测量和校准。因此，在计量过程中，计量检定人员要依照国家的计量标准设计合适的检定方法，并对检定数据进行合理的处理，确定其测定的不确定度，对天平的测量准确性做出合理评估。随着我国经济社会的发展和技术水平的逐渐提高，现代产品计量检定的内容和方法都在不断的增加，在目前的计量工作中，主要的检定内容可以分为如下的几个部分：计量单位、计量器具、量值传递、检验物理常量、检验不确定度以及数据处理方法。其中，在检定中使用的计量器具主要包括实现计量单位的读取复现的计量基准器具，便于进行量值的读取和测定。在计量工作的进行过程中，对计量工作的准确性造成影响的因素主要包括计量器具的准确性、计量样品的选取合理性以及检测数据的处理情况，在这些影响因素中，对检测结果影响最大也最直接的就是计量器具的准确性，计量器具在质量检测过程中起到的作用是延伸和加强人类感官的作用，是认识和检验产品使用质量的重要工具[1]。

检定方法采用直接比较法。首先将标准砝码放在天平上，当天平的力矩达到平衡状态后，读取天平的平衡位置，该平衡位置即为天平称量标准砝码所显示的质量值，通过一系列的比较，检定天平的重复性误差、四角误差和线性误差。电子天平在检定过程中的随机性和系统效应均会导致测量不确定度。它主要来源于标准砝码的不确定度、电子天平的计量性能和环境条件等因素。通常使用2种方法评定标准不确定度。A类标准不确定度是以测量值的平均值作为被测量值的估计，以平均值的实验标准差S（x）作为测量结果的标准不确定度。B类标准不确定度可以由标准砝码的检定证书上提供的不确定度以及国家检定标准中给出的重复性而确定。

2 过程

（1）测量依据：JJG1036-2008《电子天平检定规程》；（2）测量标准：F1级标准砝码装置，出厂编号507，根据JJG99-2006《砝码检定规程》中给出200g砝码的扩展不确定度不大于0.33mg，包含因子k=2；（3）环境条件：温度（20±1）℃，相对湿度（40-60）%RH；（4）测量对象：电子天平SartoriousBSA224S最大量程220g，d=0.0001g，出厂编号25792390；（5）测量过程：采用直接测量法，即电子天平示值与标准砝码之差为电子天平示值误差。

3 方法

3.1 重复性误差的测量

对于重复性误差的测量方法是在重复性测量实验之中，用电子天平的最大载荷或是二分之一最大载荷对天平进行多次的重复性误差测量，为了实验的准确性，一般检测次数不少于六次。对于重复性误差的测量属于A类不确定度，在实际测量后的数据计算之中使用极差法来计算器重复性误差vr：vr=Imax-Imin

式中Imax——平衡位置的最大值；

Imin——平衡位置的最小值。

例如对天平重复测量9次，其测量值可以接近正态分布的前提下，单次测量结果的实验标准差s（xi）可以按下式近似评定s（xi）=vr/C=012/2197=01067mg=ur式中，C为极差系数。自由度M=6.8，实验用表如下：

3.2 线性误差的测量

线性误差标准不确定度uL是由线性误差不确定度uI和加载标准砝码不确定度uA合成而得。一般情况使用最大加载砝码的标准不确定度计算uA。用E2等标准砝码对其进行线形误差测量时，最大加载砝码为200g，从砝码检定规程中可知，该砝码质量允许误差D为013mg。

3.3 检定测量注意事项

在实验之中，误差的出现是不可避免的。由于测定时的失误，测量仪器的固有误差以及实验方法本身的缺陷，实验之中出现误差基本是不可避免的。因此，在实际的测量实验之中，对于实验误差的测量，并将误差在实验测量结果之中进行处理，才能保证最终实验数据的正确性。

本实验需要对实验之中基本误差、标准差和变差进行测定。基本误差主要是在测量过程，实验测量仪器其本身由于制造等原因，仪器测量精度或是示数等出现的误差，主要表示仪器的测量精度。在测量基本误差时，实验人员要满足下列要求：（1）检定计读时间误差不超过标准表准确度等级的1/10。（2）在每一负载下，至少做两次测量，取其平均值作为测量结果。如算得的相对误差等于该表基本误差限的80%-120%，应再做两次测量，取这两次和前几次测量的平均值作为测量结果。

标准差的测定主要是对于实验本身测量数据的分析，其主要表示实验数据偏离算数平均值的离散程度，主要是对实验数据的准确性进行分析。在计算时，实验人员要在额定载荷下，做不少于5次的相对误差测量，然后按下式计算标准偏差估计值S（%）。标准偏差的大小可以估计数据偏离平均值的离散程度，进而分析出数据测量的不精确度，对实验的结果进行精确化的补正[2]。

仪器随着实验时间的变化，其本身会由于结构磨损等原因而出现偏差，变差又叫回差，主要是指仪器在实验过程之中产生的计量偏差。实验之中应该将变差计入误差计算的过程之中，以保证测量的准确度。实验只在首次检定时做24h变差测量。测定基本误差之后，将被检表在室温下放置24h。然后置于标准条件下，待温度平衡后，再次测定在额定荷载下的基本误差（%）。测量结果不得超过该表基本误差限。