连续累计自动衡器（皮带秤）模拟载荷示值误差测量结果的不确定度评定

段卫东+魏晓光

摘 要：主要介绍了连续累计自动衡器模拟载荷示值误差测量结果的不确定度评定，以期为相关人员提供一定的参考和借鉴。

关键词：皮带秤；模拟载荷；示值误差；不确定度评定

中图分类号：TH715.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.119

1 概述

1.1 测量依據

测量依据JJG 195—2002《连续累计自动衡器（皮带秤）检定规程》（以下简称《规程》）。

1.2 测量环境条件

测量温度：-10～+40 ℃。

1.3 测量标准及其主要计量特性

使用专用砝码（模拟载荷），其质量最大允许相对误差为±0.05%.

1.4 被测对象及其主要性能

被测对象：准确度0.5级皮带秤，最大允许示值相对误差为±0.5%.

1.5 测量项目与测量方法

在规定条件下，使用专用砝码（模拟载荷）对皮带秤加载，读取皮带秤稳定运行3整圈的连续累计值与模拟载荷的理论计算值之差即为该皮带秤的示值误差。

2 数学模型

式（1）中：δ为示值误差；I为皮带秤示值；T为模拟载荷累计值。

3 不确定度的传播

式（2）中：

所以有：

4 分量标准不确定度

4.1 输入量I引起的不确定度分量urel（I）

根据《规程》要求，输入量I引起的不确定度分量urel（I）由以下4个不确定度分项构成。

4.1.1 重复性误差引起的不确定度分量urel（I1）

根据《规程》关于重复性的最大允许误差要求来评定，即用B类方法评定。0.5级皮带秤的重复性最大允许相对误差为±0.1%，估计为均匀分布，取包含因子k= ，则标准不确定

度为：

u（I1）= ×100%=0.058%.

4.1.2 零点误差引起的不确定度分量u（I2）

根据《规程》关于零点的最大允许误差要求来评定，即用B类方法评定。0.5级皮带秤的零点最大允许相对误差为±0.05%，估计为均匀分布，取包含因子k= ，则标准不确定度为：

u（I2）= ×100%=0.029%.

4.1.3 鉴别力误差引起的不确定度分量u（I3）

根据《规程》关于置零显示器鉴别力的最大允许误差的要求来评定，即用B类方法评定。0.5级皮带秤的置零显示器鉴别力最大允许相对误差为±0.05%，估计为均匀分布，取包含因子k= ，则标准不确定度为：

u（I3）= ×100%=0.029%.

4.1.4 最大偏差引起的不确定度分量u（I4）

根据《规程》关于零载荷的最大偏差的最大允许误差的要求来评定，即用B类方法评定。0.5级皮带秤的零载荷的最大偏差最大允许相对误差为±0.18%，估计为均匀分布，取包含因子k= ，则标准不确定度为：

u（I4）= ×100%=0.104%.

标准不确定度u（I）的计算式为：

将数据代入公式（4）中得：urel（I）≈0.126%.

4.2 输入量T引起的不确定度分量urel（T）

经分析，输入量T引起的不确定度分量urel（T）由以下3个不确定度分项构成。

4.2.1 不确定度分项一

在对专用砝码质量误差引起的标准不确定度分量于输入量urel（T1），专用砝码（模拟载荷）经过校准，其质量最大允许相对误差为±0.05%.采用B类方法评定，估计为均匀分布，取包含因子k= ，则标准不确定度为：

urel（T1）= ×100%≈0.029%.

4.2.2 不确定度分项二

对于皮带秤秤量长度等几何参数测量误差引起的标准不确定度分量与输入量u（T2），测量标准的主要设备为1级钢卷尺（50 m），最大允许相对误差为±0.01%，测量重复性误差不超过1 mm可以忽略不计。采用B类方法评定，估计为均匀分布，取包含因子k= ，则标准不确定度为：

u（T2）= ×100%≈0.006%.

4.2.3 不确定度分项三

在对皮带秤回转周期等时间参数测量误差引起的标准不确定度分量与输入量u（T3），测量标准主要设备为电子秒表（分度数0.01 s），最大允许误差为±0.1 s。做重复性试验，对皮带秤滚筒的回转周期连续测量10次（每一百周计时1次），数据如下：

实际测量中最长计时时间为250 s，则标准不确定度为：

urel（T3）=0.13 s/250 s=0.052%.

标准不确定度urel（T）的计算式为：

将数据代入公式（7）中得：urel（T）≈0.060%.

5 合成标准不确定

合成标准不确定度的计算式为：

将数据代入公式（8）中得：

6 扩展不确定度

取包含因子k=2，得到：

Urel=k×urel（δ）=2×0.140%=0.28%.

7 不确定度一览表

不确定度一览表见表1.

8 应用指南

在规范化的常规测量中，本测量不确定度评定结果可直接用于重复性条件下或复现性条件下的皮带秤模拟载荷示值误差的校准测量。

〔编辑：刘晓芳〕