电子天平示值误差的测量不确定度评定

电子天平示值误差的测量不确定度评定

摘要：电子天平是利用电磁力原理进行有效计量的称重工具，被应用于多个

领域。为保证电子天平的准确、可靠，应注重电子天平的使用和维护，同时必须

有效控制电子天平的示值误差，合理评定电子天平示值误差检定结果的不确定度。检定分度值是确定电子天平等级的关键，也是开展检定工作的基础。在电子天平

的检定过程中，首先应当选择符合检定规程要求的标准砝码，即配备一组扩展不

确定度（k=2）不得大于被检电子天平对应载荷下最大允许误差绝对值1/3的标

准砝码，不同载荷点最大允许误差不同，影响检定结果的因素不同。

关键词：电子天平；示值误差；不确定度评定

引言

和传统的称重设备相比，电子天平的精准度更高、显示速度更快、反馈更直接，因此得到广泛应用，逐渐成为当前各项经营生产业务中的主要称重设备。但

同时，电子天平更易受外界因素影响，发生计算偏差问题的概率也比一般称重设

备大。为了避免这些偏差现象的发生，应当对电子天平的计量检定工作给予充分

的重视，最大限度减少电子天平在使用中的检定问题发生概率，才能保证检定工

作的平稳推进。

1电子天平的检定项目

电子天平检定内容一般包括：（1）偏载误差，（2）重复性误差，（3）示

值误差。影响电子天平检定结果的因素很多。在检定工作过程中，外部影响因素

是客观存在的，充分认识和重视这些因素，才可能消除对检定结果的影响。有时

初次检定结果不合格，需对检定流程及环境影响因素进行分析，消除相关影响因

素后重新检定，就会得到合格的检定结果，即电子天平本身不存在问题，而是外

部因素导致检定结果不合格。因此，在电子天平检定工作中，依据现行检定规程

对电子天平检定的同时，应控制环境条件等因素对检定结果的影响，合理评定检

定结果的不确定度，才能保证电子天平充分称量优势。

2电子天平检定的主要问题

（1）人为问题。计量检定人员个人的能力、操作方式、工作状态也会对电

子天平最终检定结果准确性带来影响。人为问题体现在两方面，其一是操作方法

的不当。在检定过程中，由于计量检定人员对电子天平检定方法理解不够，未做

好检定前的准备，检定中操作方法不当以及取值的不同，都会造成误差的出现，

从而影响电子天平计量检定的结果，出现检定结果失准等现象。其二是计量检定

人员的个人状态。在长期的工作过程中，计量检定人员容易发生视觉疲劳，进而

影响到读数问题，造成数值误差，且重复性的工作还会影响到计量检定人员的工

作情绪，让计量检定人员出现厌倦、反感的心理状态，导致在电子计量检定时出

现专注度下降、注意力不集中一类的问题，最终产生误差，因此在计量检定时，

计量检定人员需要调整自己的情绪状态，学会集中个人精力，防止误差的发生。（2）环境问题。环境是较常引发电子天平称重偏差的因素之一，如环境温度不

稳定会导致电子天平在称重期间发生数值偏差。温度变化会带来热胀冷缩，这会

使电子天平内部各精密部件之间间隙发生改变，这些改变会被灵敏的天平记录下来，进而影响读数的准确性。除温度因素外，另一个比较常见的影响因素是灰尘，灰尘会借助缝隙、进气口等飘入到电子天平内部，如果不加清理，灰尘会在天平

内部结团，影响电子天平的运作。

3规程与规范两种校准方法的区别

依据JJG1036-2008方法开展电子天平的校准工作时，要求标准砝码的扩展

不确定度不得大于电子天平在该载荷下最大允许误差绝对值的1/3。JJF1847-

2020则要求标准砝码经校准且具有包含不确定度的校准证书，或者经检定合格且

具有检定证书。在校准过程中标准砝码的选择，也主要是根据最大秤量Max与实

际分度值d的比值确定。关于校准项目，规程与规范两者方法略有不同，下面一

一进行分析：（1）示值误差。在进行示值误差测试时，规程与规范要求从零载

荷加至最大秤量，选择的试验载荷点应等间距，均包括零点、最大秤量点或接近

最大秤量点。但是，规程还要求包括最小秤量、接近最大允许误差改变点试验载

荷点。特别应注意的是，规程在加载过程，不能使电子天平处于空载状态。规范

则提出测量过程中的每一步可卸载载荷，每次加载前秤盘应清零，或者也可以不

卸载载荷。（2）重复性。依据JJG1036-2008进行重复性试验时，通常选用不小

于80%Max的试验载荷，而JJF1847-2020则要求试验载荷在接近50%Max到接近100%Max之间选取即可。（3）同载荷在不同位置的示值误差。在评定电子天平测

量结果的不确定度时，依据JJG1036-2008方法校准，并没有进行此项试验。而

JJF1847-2020要求将同载荷在不同位置的示值误差引入的不确定度分量考虑进来，通过不同位置的示值与中间位置示值的最大差值来表示示值误差。

4电子天平检定注意事项

4.1电子天平检定前的准备

检定前应做如下准备：（1）调整水平。电子天平使用前应调整水平，检定

过程中因摆放位置不平而产生较大测量误差，等级越高影响越大。（2）预热。

接通电源，预热至规定时间后再开始检定。（3）校准。因电子天平存放时间较长、位置移动、环境变化，为获得精确测量，天平检定前一般先使用自带标准砝

码校准。（4）环境条件的监控。应配备分度值不大于0.2℃的温度计，最大允许

误差低于相对湿度5%的湿度计。（5）标准砝码的选择。确定被检电子天平的产

品名称、型号、准确度等级、最大称量、最小称量、实际分度值等信息后选择对

应等级标准砝码。

4.2规范检定方法

电子天平会因为砝码放置的位置不同，而产生偏载误差，所以需要进行偏载

误差检定。偏载误差检定的试验载荷选择1/3最大称量的砝码，优选个数少的砝

码（如果是多个砝码，放置时应均匀分布在测量区域内），按照前、后、左、右

的顺序依次将砝码放到对应的测量区域内检测，记录每个位置的示值，计算示值

误差，载荷在不同位置的示值误差须满足相应载荷最大允许误差的要求。重复性

检定是为了保证测量结果的一致性，试验载荷选取80%-100%最大称量的单个砝码，将试验载荷在同一位置多次测量（测量次数不少6次），根据测量结果来计算差

值（示值误差的最大值减最小值），差值不得大于该载荷下最大允许误差的绝对值，才能证明电子天平具有足够的稳定性，可以投入使用。示值误差检定以空载

为起始点，逐渐加载至最大的称量，达到最大量程后逐渐卸载，直到秤盘归零，