数字指示秤校准结果测量不确定度评估

数字指示秤校准结果的测量不确定度评估摘要：本文以jjg539-1997《数字指示秤检定规程》为依据，给出了数字指示秤测量结果不确定度的分析方法和评定结果。

abstract： according to jjg539-1997 digital indicating scale calibration regulation， this paper gives the analysis method and evaluation results of measurement uncertainty of digital indicating scale.

关键词：数字指示秤；测量结果；不确定度

key words： digital indicator scale；measurement results；uncertainty

中图分类号：th7 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）04-0289-02

1 概述

1.1 测量依据：jjg 539-1997《数字指示秤检定规程》；

jjf1059-1999《测量不确定度评定与表示》。

1.2 计量标准：衡器检定装置，测量范围 1mg-100t，详见表1。

1.3 被测对象：数字指示秤，最大秤量（3kg～100t）。

1.4 测量方法：将砝码加载到数字指示秤承载器上，采用“闪变点”法或“内分法”确定数字指示秤化整前的示值误差。按照jjg 539-1997《数字指示秤检定规程》的要求进行重复性、偏载、称量和鉴别力等试验，并判断误差是否符合要求。

2 数学模型

e=i-m，式中：e —示值误差；i —被检秤显示值；m —标准砝码的质量值。根据数学模型可知：e =f（i，m）。

3 不确定度传播率

u■c（e）=c■■u■（i）+c■■u■（m），

式中，灵敏系数c1=1，c2=-1。

4 输入量的标准不确定度评定

4.1 标准砝码的质量值不准引起的不确定度u1；

砝码的质量允差为mpe，把允差分布作为均匀分布进行处理，k=■，则此时的不确定度分量为u=mpe/■，由砝码组合引入的测量不确定度就是每个砝码允差的累加，即u1=∑ui。

4.2 附加砝码引起的不确定度u2；附加砝码的质量允差为mpe △，按均匀分布进行处理，k=■，不确定度分量为：u2=mpe△/■。采用“闪变点”确定示值误差时，由于附加砝码的质量较小，由其引起的不确定度分量可以忽略。

4.3 数字示值的分辨力引起的不确定度u3；

用砝码对数字指示秤进行检定时，通常采用“闪变点”法确定数字指示秤化整前的示值误差。采用“闪变点”法可使数字示值的分辨力δx变为0.1e。即使这样，也无法完全消除数字示值化整带来的不确定度。以分辨力的区间半宽度作为化整的最大值，数字示值化整分布服从均匀分布，k =■，则此时的不确定度分量为：u=（δx/2）/■=δx/2■=0.29δx=0.29×0.1e=0.029e。

4.4 相同条件下数字指示秤的重复性引起的不确定度u4；数字

指示秤检定规程中要求进行三次重复性测试，根据jjf 1059-1999可知：u4=■=■，当测量次数n＝3时，c＝1.69，xmax是三次测量中的最大值，xmin是三次测量中的最小值。

4.5 测量方法与规定的方法和程序不一致引起的不确定度u5；

4.6 人员误差引起的不确定度u6；

4.7 环境（如温度、湿度、振动、干扰）对测量结果的影响引起的不确定度u7。数字指示秤使用环境温度范围通常为（－10～＋40）℃，相对湿度不大于75%rh。检定工作通常是在相对稳定的环境条件下，由合格的技术人员按照检定规程中的程序和方法进行的，因此可以不考虑不确定度来源中影响较小的u5、u6、u7。

5 标准不确定度分量

标准不确定度分量一览表见表2。分辨力、重复性量个不确定度来源取数值大的分量计算合成不确定度。

6 合成标准不确定度

标准不确定度的合成：u■（e）=■

7 扩展不确定度

扩展不确定度为：u（e）=k·uc（e），k=2。

8 对不同测量范围、不同分度值的数字指示秤进行不确定度评估

8.1 不确定度计算数字指示秤的重复性为零时，测量不确定度为最佳测量不确定度，此时只考虑分辨力引入的不确定度分量。以某公司scs-100型，e=50kg，最大秤量100t电子汽车衡，以最大

秤量点100t为例，其不确定度分量及计算见表3。

8.2 不同分度值的数值指示秤在相应测量点的不确定度列表，表4，表5以及表6分别为不同分度值秤在不同测量点的不确定度。

表格中所列测量点以外的测量点的扩展不确定度计算公式：被检数字指示秤分度值为e，测试载荷为m，表中相邻的两个测量点为m1、m2，满足m1＜m＜m2，查表可得在m1载荷点的扩展不确定度为u1，在m2载荷点的扩展不确定度为u2，可由下列公式计算得到在m载荷点的扩展不确定度u：（m1-m）/（m1-m2）=（u1-u）/（u1-u2）。

综上述，数字指示秤的测量不确定度一般可表示如表7所示。

参考文献：

[1]李慎安主编.测量不确定度与检测辞典.中国计量出版社，1996.

[2]王江主编.现代计量测试技术.中国计量出版社，1990.

[3]费业泰主编.误差理论与数据处理.机械工业出版社，1981.

[4]赵亚军主编.天平砝码秤测量不确定度评定.中国质检出版社，2012.

[5]刘智敏等主编.测量不确定度手册.中国计量出版社，1997.