检定分度值e对电子天平检定结果的影响分析

徐亚迪(合肥市计量测试研究院 安徽合肥 230088)

电子天平是依据电磁力平衡重力原理而研制开发的计量器具。一般而言，由于其具有称量准确可靠、显示快速清晰、灵敏度高的基本特点，故而在科学研究、贸易结算、医疗卫生等诸多领域得到广泛应用，所以确保电子天平的基本性能符合使用要求就显得尤为重要。为保证量值准确可靠，电子天平一般须经计量技术机构检定合格后方可使用。根据JJG 1036-2008检定规程，要对一台电子天平的计量性能进行综合判断，往往取决于偏载、重复性及示值误差的检定等多项指标。但无论是检定过程还是检定结果的确认，检定分度值e的作用都极为关键。

1 电子天平检定规程相关计量性能要求

JJG 1036-2008电子天平检定规程中，与检定分度值e相关的计量性能要求如下：

1.1 实际分度值(d)：

这一数值指的是最小可读到的两个相邻示值之差。

1.2 检定分度值(e)：

这一数值指的是以质量单位来表示、用于划分天平级别并进行计量检定的值。检定分度值e一般由生产商根据表1确定。

1.2.1 检定分度值e通常可取下列形式：

1×10k或2×10k或5×10k， k为正整数、负整数或零。

1.2.2 检定分度值e由下式规定：

d≤e≤10d，在一般情况下，还应满足e=10kkg，其中k取正整数、负整数或零。

1.3 天平准确度级别与e的关系

见表1。

表1 天平准确度级别与e的关系

1.4 最大允许误差(MPE)

加载或卸载时的MPE见表2。

表2 最大允许误差(MPE)

1.5 示值误差计算方法

当检定分度值e小于实际分度值d的5倍时，为了消除任何包含在数字示值中化整误差，检定人员应先确定天平修约前的示值，计算公式如下：

(1)

式中：P—修约前的示值；I—天平的示值；△L—附加砝码值。

E=P-L

(2)

式中：E—化整前的示值误差；L—载荷值。

Ee=E-E0

(3)

式中：Ee—化整前的修正误差；E0—零点或零点附近的误差。

当检定分度值e不小于实际分度值d的5倍时，检定人员不需要考虑化整误差的影响，不使用附加砝码，则(1)式中和相等，直接将天平的示值代入(2)、(3)式计算。

2 检定分度值e对电子天平计量性能的影响

对于某些型号的电子天平，从铭牌可以看出，生产厂选定的检定分度值e不满足d≤e≤10d。规程允许按照铭牌标注的检定分度值e进行检定，但检定结果会产生相应变化；所以，无论计量检定员还是天平使用人员都需要关注。

现选取METTLER TOLEDO品牌XS105型电子天平与XSR105型电子天平对比说明。设备铭牌标注的计量性能对比，参见表3。

表3 XS105型与XSR105型电子天平计量性能对比

2.1 对最小秤量的影响

根据表1要求，Ⅰ级天平最小秤量为100 e，结合表注分别计算两种型号天平的最小秤量。

对于XS105型电子天平，0.1 mg≤e<1 mg，最小秤量用100e计算，为10 mg；对于XSR105型电子天平，e=1 mg，需要按表注要求用d代替e计算最小秤量，即用100 d计算，为1 mg。故两款实际分度值d相同的电子天平，经计算得到不同的最小秤量，铭牌标注的检定分度值e更大的最小秤量反而更小。

2.2 对最大允许误差的影响

电子天平的最大允许误差以分段形式表示，按照表2要求对XS105型与XSR105型电子天平进行分段，并将分段结果和各段的最大允许误差分别用检定分度值e和实际质量值表示，并记录于表4、表5中。

表4 XS105型电子天平(e=0.1mg)最大允许误差

表5 XSR105型电子天平(e=1mg)最大允许误差

与XS105型电子天平相比，XSR105型电子天平放大了检定分度值e，这就导致全称量范围最大允许误差相应放大，在一定程度上降低了准确度要求。对于客户而言，两种型号天平经计量技术机构检定，结论均有可能为Ⅰ级合格，但是判定标准即以实际质量值表示的最大允许误差并不相同。

3 检定分度值e对电子天平示值误差检定方法的影响

依据检定规程要求，当电子天平的实际分度值d大于1/5检定分度值e时，应当先检测使用附加砝码确定天平修约前的示值，以消除任何包含在数字示值中化整误差。

现选取METTLER TOLEDO品牌ML4002/02型与ML4001/02型电子天平对比说明。设备铭牌标注的计量性能对比见表6。

表6 ML4002/02型与ML4001/02型电子天平计量性能对比

对于ML4002/02型电子天平，e=10d，不满足d>1/5e，检定员可直接根据(2)、(3)式计算示值误差；对于ML4001/02型，e=d，满足d>1/5e，检定员可根据(1)、(2)、(3)式先使用附加砝码确定天平修约前的示值，消除任何包含在数字示值中化整误差，再计算示值误差。

由检定结果可知，虽然实际分度值d相差10倍(即ML4002/02型电子天平比ML4001/02型多显示一位)，但因为检定分度值e的影响，检定过程中通过使用附加砝码消除了化整误差，所以最终两种型号天平的最大允许误差要求是一致的。

4 结语

概言之，电子天平检定，必须在一个较为稳定的测试环境中进行，这样才能去除外观因素对其结果的影响。而计量检定员在检定时，应明确被检电子天平检定分度值e和实际分度值d的倍数关系，严格按照检定规程要求，合理选择示值误差检定方法。在设备经计量技术机构检定后，电子天平使用人员应对检定证书进行计量确认。除关注检定结论外，使用人员还必须明确最小秤量，并使用检定分度值e计算全称量范围内各段以实际质量值表示的示值误差，确认其是否符合预期使用要求。