浅谈电子天平不确定度评定

浅谈电子天平不确定度评定

摘要：随着我国电子天平行业的迅速发展，对电子天平的测量精度要求越来越高，但由于电子天平的测量原理是通过电磁平衡原理形成的，用传感器传输数据，所以在天平的内部会安装大量的精密零件，这些零件结构复杂且容易损坏，而这些零件的损坏会造成测量的误差增大，同时，由于其他因素的存在，都对电子天检定示值造成影响，导致出现偏差。因此，我们必须对影响偏差的因素进行研究，确保天平示值的准确性。

关键词：电子天平；不确定度；评定

一、对电子天平不确定度的认识

电子天平是一种重要精密的计量工具，因此对于数据的要求十分严格，这就对天平的检定结果提出了挑战，而对于不确定度的评定就是一项重要的过程，需要每一位检测人员对这种评定方法熟练掌握，以保证电子天平的高效运行。电子天平的不确定度包含很多方面，主要有天平的不确定度和砝码的不确定度，每一种都需要用不同的方式及公式进行计算。在《测量不确定度的要求》文件中明确指出对不确定度的测量规范，工作人员应按照相关规范进行操作。

二、电子天平不确定度的评定依据

（一）评定法律依据

参照JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》规定，对测量的过程进行审核，同时在测量前我们还需要对参与测量的其他各种设备进行检测，以保证测量的科学性和严谨性，保证测量数值的准确性。

（二）测量规范

参照JJG1036-2008《电子天平检定规程》，对任何一次检定结果的误差，都不应超过规定荷载的最大误差，在使用过程中的最大允许误差应该是首次检定时的两倍，检定人员应加强对电子天平的检定规程的学习，保证检测数据的真实性和可靠性。

（三）环境标准

由于温度和湿度对天平和砝码的精度会产生影响，因此要求室内温度最好保持在18摄氏度至26摄氏度左右，湿度不大于80%，这样可以有效保证测量结果的科学性，不会因为温度和湿度的原因产生不一样的结果。

（四）测量的对象

可以选用FA1200型号的电子天平，最大秤量为200g，分度值为0.1mg，首先对测量的天平做初步的检测，保证没有质量问题。

（五）测量的内容

采用直接测量法，就是把标准砝码放到被检测的电子天平上，然后观察记录天平显示的数据，再与标准砝码的质量进行对比，所得数值即为天平的误差，这一步可以采用重复作业的方法，对多组测量的数据进行取平均值处理，减小检测的误差。

（六）测量的工具

采用F1等级的标准砝码，砝码的材料应选择不具有磁性的不锈钢材料，保证没有磁场对检测结果产生影响，这样可以避免风力等因素产生的影响，可以选取质量介于1g和500g之间的砝码，同时根据《砝码检定规程》检测砝码的质量是否达到要求，若砝码精度不够或质量不达标应立即更换，避免因的砝码质量问题而对天平的检测结果产生影响。

三、测量的数学模型

采用传统的数学模型，及利用测量结果减去砝码质量的方法，设Am=m-mo，其中Am为电子天平的测量误差值，m为电子天平的最终显示值，mo为砝码的质量，这样可以测量出总误差。

四、对实验过程中各种不确定度进行计算和评定

标准不确定度的A类评定方法

按照检定规程的要求，测量过程中必须要重复多次进行，对每次测量采用的砝码应保证规格和质量一致，然后再对测量的结果取平均值，这是为了避免偶然性的出现，最大力度减小测量误差的出现。具体来讲，可以采用200g的标准砝码进行重复10次的实验，对10次的测量结果取平均值，然后再利用贝塞尔公式对测量结果的标准偏差和标准不确定度进行计算。

标准不确定度的B类评定方法

（1）对电子天平分辨力引入的不确定度进行计算

电子天平的分辨力对测量的数值有着重要的影响，由于天平的分度值为为0.1mg，且分辨力的影响为数学中的均匀分布，因此可以采用一些数学公式求出不确定度的分量。例如：如果不确定度的分布区间半宽为0.1/2，均匀分布的k 的取值为3，那么最终的不確定度即为0.1/23=0.029mg。

（2）对电子天平偏载引入的不确定分量进行计算

电子天平的偏载问题一直是技术人员急需解决重要问题，因为其对天平的精度产生着重大影响。通过对初始记录的计算，我们可以得到天平的偏载误差，由于数据服从均匀分布，所以可以对偏载误差套用公式，求出不确定度。例如：如果偏载误差为0.4mg，则有不确定度分量为0.4/23=0.116mg。

（3）对砝码质量引起的不确定度进行计算

这种不确定度形成的原因主要是由于砝码的质量无法保证完全的相同，因此在计算的时候可以根据《砝码检定规程》中提供的数据，对砝码的误差进行系统的处理，对各砝码的质量取平均值，减少砝码问题对实验数据的影响。

（4）合成标准的不确定度的计算方式

由于各种数据的输入变量彼此不相关，所以对合成标准不需要进行单独计算，可以采用统一公式进行计算。例如：输入量的数值分别为0.069和0.050，那么合成标准的不确定度可以为根号下0.069的平方加上0.050的平方，结果为0.085mg。

（6）扩展的不确定度的计算方式

扩展不确定度的公式为U=ku，当包含因子k为2时，则不确定度为0.17mg。

总结

综上所述，上述实验是严格按照相应检定规程进行的，最主要对各种因素产生的不确定度进行分析，研究这些不确定度产生的原因，计算出其造成的误差，作为依据对天平检测数据进行调整，保证电子天平的取值在正常的范围内，使其满足测量的要求，更好的为计量工作服务。