测量不确定度在机械天平计量检定中的应用研究

于雪松

摘 要：作为评定测量水平的重要指标，测量不确定度具有重要的意义，测量不确定度是判断测量结果质量的标准之一。该文分析评定了机械天平测量不确定度，并且对测量不确定度在机械天平计量检定中的具体应用进行了探讨。

关键词：机械天平 测量不确定度 计量检定

中图分类号：F203 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0075-01

所谓测量不确定度指的是对测量结果有效性的不肯定程度或者可疑程度，传统的说法是，测量不确定度是测量真值一定范围的估计值。我们都知道，测量真值属于理想状态的概念，通常是未知量或者难以操作的值。因此当代的测量不确定度被赋予了新的含义，利用它的表示对测量质量和测量水平进行评定，在很大程度上影响了计量检定，并且具有重要的现实意义[1]。

1 对机械天平测量不确定度进行评定

1.1 测量方法

根据国家关于计量检定的相关规定，天平的示值的测量主要通过标准砝码，采用标准砝码进行测量，可以获得天平实际值和标准砝码的差，计算出来之后，就会获得天平的示值的误差。需要注意的是，测量结果受到多种因素的影响，采用数学分析模型才能分析出不确定度分量。该次研究中，把最大秤量200g、分度值为0.1mg的天平作为例子，以下进行详细的介绍。

我们都知道，机械天平的示值重复性、横梁不等臂性误差、标尺分度值、分度值误差均有自己的计算公式，以下详细介绍，单位均为毫克。

空秤时左盘上测量获得的分度值-全称量时左盘上测量获得的分度值：

△e10p=|ep1-e01|。

空秤时右盘上测量获得的分度值-全称量时右盘上测量获得的分度值：

△e20p=|ep1-e02|。

空秤时左盘上测量获得的分度值-空秤时右盘上测量获得的分度值：

△e012=|e02-e01|。

全称量时左盘上测量获得的分度值-全称量时右盘上测量获得的分度值：

△ep12=|ep2-ep2|。

天平的横梁不等臂性误差的计算公式为：

标尺分度值的误差计算公式为：

空载

空载

1.2 对不确定度分量的测量进行评定

按照计量检定规程进行分析，引起标准不确定度的原因分别是温度变化误差的不确定度、操作误差的不确定度、读数误差的不确定度、天平的误差不确定度、标准器误差不确定度等[2]。

1.2.1 评定标准器误差的标准不确定度U1

相关规定表示，二等标准砝码的扩展不确定度≤0.6mg，而包含因子k的值为3，因此自由度V1的值为5，标准不确定度U1=1/3×0.6=0.2。

1.2.2 评定标准器误差的标准不确定度U2

天平示值变动性决定了天平示值的标准不确定度，也就是我们所说的天平测量重复性，按照相关规程可以知道：自由度V2的值为50，U2为0[3]。

1.2.3 评定读数误差不确定度U3

如果标准装置的指示装置分辨率是&x，那么该装置的不确定度是0.29&x，通常情况下，天平检定装置的分辨率最小是标牌最小分度值的1/10，但是天平误差不确定度却是0.1mg，因此读数误差的不确定度的计算公式如下：

U3=0.1÷10×0.29=0.03

自由度V3的值为50。

1.2.4 评定温度改变误差的不确定度U4

相关规定明确表示，温度对天平示值的不确定度有一定的影响，U4的指不超过0.1mg，自由度V4的值为50[4]。

1.2.5 评定合成标准不确定度

U==0.24

自由度Veff的值为100。

1.2.6 评定扩展不确定度

根据自由度Veff的值为100，置信概率为95%进行查询，在t分布中可以获得Kp的值为1.984，因此扩展不确定度是U98=0.24×1.9=0.48

3 测量不确定度在机械天平计量检定中的具体应用

选择最大秤量为200g，分度值是0.1mg的TG328B天平，工作条件较为标准且正常的情况下，使用装置对一组数据进行检定，并且采用另外一个计量检定站用标准装置对这组数据进行检定，结果见表1。

3 结语

机械天平计量检定当中，测量不确定度的评定和选择的计量标准器的准确性决定了检定结果的质量，精确的计量标准器在很大程度上提高了检定结果的质量。机械天平计量检定当中，测量不确定具有非常广泛的应用范围。从某种意义上讲，对某一确定物质的量进行确定或者建立计量标准时，必须要控制好每个环节的质量控制[5]。

参考文献

[1] 梅丽.关于机械天平对测量结果的不确定度评定分析[J].科技风，2013，12（23）：330-332.

[2] 刘友.机械天平计量准确性的影响因素和提高方法[J].黑龙江科技信息，2014，3（14）：325-326.

[3] 《全国法定计量检定机构大全（上册）》和《全国计量检定、校准能力检索信息系统》面向全国发行[J].中国计量，2014，2（3）：245-246.

[4] 柏静.200g/0.1mg级电子天平示值误差测量不确定度评定[J].中国高新技术企业，2013，1（6）：125-126.

[5] Yin Ning.Taximeter verification using an error measurement uncertainty[J]. Metrology and Testing Technology， 2012，11（11）：531-532.