衡器校准测量结果的标准不确定度分析论文_刘艳平

摘要：针对30kg衡器进行管理，参照相关规定采用M1等级标准砝码实施校准。针对15kg称量点建立数学模型，完成输入量、测量重复性等因素给测量结果带来的误差分析，能够合成得到标准不确定度。根据分析得到的结果，能够加强衡器误差控制，保证测量结果具有准确性。

关键词：衡器校准；测量结果；标准不确定度

引言：衡器用于对物体质量进行测定，普遍由承重、示值、传力转换三部分结构组成，可以划分为电子、机械、机电结合三大类，在工业、商业等各领域得到了广泛应用。电子秤作为常见衡器，多用于大宗货物计量称重。为保证测量结果准确性，需要实施校准，完成标准不确定度分析。根据分析结果对电子秤展开进一步调试，能够为后续称量工作开展提供保障。

1衡器校准条件

对30kg电子计价秤15称量点进行校验，参照《数字指示秤》（JJG539-2016）和《砝码检定规程》（JJG99-2006），在-10到40℃、湿度不大于80%的条件下开展测量，保证周围环境不存在电磁和振动干扰。使用1-10kg的M1等级砝码，最大允许误差±(0.5mg-0.5g)。采用仪器为ACS-30型中准确度级电子计价秤，秤量最大30kg，分度值e为10g，最大允许误差达到kg。在不确定度分析前，需要先对电子秤进行调试，将最大秤量砝码均匀加载到称重台上，按照说明书介绍位置和方法进行秤量，直至显示值与砝码值一致[1]。操作过程中，应根据说明书对操作键功能正确性进行验证，保证测量结果的准确度。将砝码取下后，空秤应显示为0。针对15kg称量点进行测量，按要求称量误差不超最大允许误差，证明设备校验合格。测量期间，需要使用10kg和1kg砝码各1个，2kg砝码2个。直接进行卸载、加载等操作，对称量点与标准砝码差值展开分析，完成测量结果标准不确定度分析[2]。

2衡器校准测量结果的标准不确定度分析

2.1分析模型

在分析电子秤标准不确定度时，可以得到E=P-L=I+0.5e-△L-L这一数学分析模型。其中，E指的是衡器示值误差，P和L分别为电子秤和砝码示值，I指的电子秤显示数值，△L为加载到下一示值的附加砝码。由此可见，在校准过程中测量结果误差主要包含四个，具体包含重复操作、四角误差、电压不稳和砝码误差，在标准不确定度分析中拥有各自对应项。

2.2分析过程

2.2.1重复操作引起的测量不确定度

针对重复操作引起的测量结果误差展开分析，可知校验期间需要连续10次在15kg称重点进行测量。根据测量结果，可以对平均值进行计算。已知测量结果分别为15.0000、15.0000、14.9995、14.9995、14.9990、15.0000、14.9995、14.9990、15.0000、14.9995kg，平均值为14.9996kg。对单次测量结果示值误差不确定度展开分析：

按照上述方法，连续10次标准差分别为0.40、0.53、0.47、0.39、0.46、0.39、0.40、0.63、0.53、0.46g，合并能够得到样本标准差Sp为0.47g。经过2次校验，能够得到示值误差不确定度u(P1)为：

2.2.2四角误差引起的测量不确定度

在校准电子秤四角时，采用的标准砝码最大称量为1/3，在1/4台面上放置，得到的不同称量值差值不超过5g。由于结果服从均匀分布，半宽a为2.5g，因子k为2，能够得到：

2.2.3电压不稳引起的测量不确定度

在电子秤使用过程中，会出现电压不稳问题，导致示值出现1.0g变化。结果服从均匀分布，在半宽a为1.0g，因子k为2的条件下，能够得到：

2.2.4砝码误差引起的测量不确定度

使用M1等级标准砝码，不同质量砝码的质量最大允许误差可以通过查表获得。具体10kg砝码允差为0.5×1×103mg，5kg砝码允差为0.25×1×103mg。在地准确度砝码分析中可知，扩展不确定度为最大允许误差的1/3，查表能够达到15kg砝码允差为±0.75g，得到：

2.3分析结果

2.3.1标准不确定度合成分析

u（P1）、u（P2）、u（P3）都服从正态分布，因子为3，各自独立不相关，因此能够得到：67.24

对标准不确定度进行合成，能够得到：

2.3.2扩展不确定度分析

在扩展不确定度分析方面，置信因子为95%。从有效自由度角度对t分布表进行查询，能够得到kp为1.98，因此能够得到：

结论：综上所述，在衡器校准过程中，参照检定规范要求操作可以确定测量结果不确定度的来源。通过对引起结果误差的各种因素分别展开分析，然后对分析结果进行合成，能够完成结果标准不确定度分析，继而为衡器的使用提供结果保障。

参考文献：

[1]李冰莹,胡强,张建.连续累计自动衡器（皮带秤）测量结果的不确定度分析与评定[J].衡器,2019,48(10):24-25+38.

[2]刘志国.非自动衡器测量误差不确定度分析[J].河南科技,2019(16):76-78.

论文作者:刘艳平

论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期

论文发表时间:2020/4/14

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