基于Visual Basic对F2级砝码不确定度评定的软件设计

郑建俊

(龙海市质量计量检验检测所 福建 龙海 363100)



基于Visual Basic对F2级砝码不确定度评定的软件设计

郑建俊

(龙海市质量计量检验检测所 福建 龙海 363100)

利用计算机VB语言的简易人机交互功能，给出F2级砝码不确定度评定的思路与流程图，并设计出相应的不确定度评定软件。

VB语言；F2级砝码；不确定度；软件设计

一、F2级砝码不确定度评定分析

依据JJG99-2006《砝码检定规程》[3]以及JJF1059.1-2012《测量不确定度评定和表示》国家计量规范，本所F2级砝码的测量将用到的F1级标准砝码，其测量范围1mg～500g(包括克组与毫克组)，其扩展不确定度U≤(0.006～0.8)mg，包含因子k=2。

砝码折算质量的测量采用比较衡量法[4]，即ABA法；由此可得F2级砝码测量的数学模型：

mB=mA+(VB-VA)(PK-P1,2)±ΔI×d

(1)

中：mB——被测砝码的折算质量，单位：g或mg；mA——标准砝码的折算质量，单位：g或mg；VB——被测砝码的体积，单位：cm3；VA——标准砝码的体积，单位：cm3；pk——测量时，实验室的实际空气密度，单位：g/cm3；p1,2——约定的标准空气密度，单位：g/cm3；ΔI——被测砝码与标准砝码的平衡位置的差值，单位：分度；d——数字指示衡器的实际分度值，单位：mg/分度。

设：mP=(VB-VA)(PK-P1,2)

(2)

则式(1)简化为：mB=mA+mp±ΔI×d

(3)

表A F2级砝码的测量不确定度分量一览表

由上表可知，F2级砝码的合成标准不确定度为

(4)

有效自由度为

(5)

uc(mcr)所表征的概率分布近似为正态分布，所以F2等级标准砝码折算质量测量结果的扩展不确定度为

U(mct)=k·uc(mct)(6)

其中，k=tp(v)可按置信概率P及有效自由度veff(可取整为veff)查t分布表得到，P多数取95%。

二、软件界面分析及设计

由于F2级砝码有克组与毫克组，所以我们可以根据被测的砝码值是克组还是毫克组来选取对应检测用的电子天平，由于我所就两台电子天平分别测F2级砝码的克组与毫克组，因此我们可以在得知被测砝码值大小时，就可得知选用天平的实际分度值大小，因此可知天平鉴别力所引起的不确定度分量ud。

根据公式(3)可知，空气浮力的不确定度分量u(mp)与被测砝码和标准砝码以及空气三者的密度有关，因为这些密度数据是固定的，所以被测的砝码相对应的空气浮力引入的不确定度分量也是相对固定的(F2等级毫克组砝码材料密度不做要求)。

标准砝码引起的不确定度分量u(mcr)由标准砝码的扩展不确定度及砝码质量的不稳定性引起，根据JJG99-2006《砝码检定规程》可得相应被测砝码值所选用的F1级标准砝码最大扩展不确定度为该砝码相邻两个周期检定结果之差的最大允许误差的三分之一，采用B类方法评定，可以得知相应的标准砝码不确定度分量。

软件可以根据选取的标准砝码值来确认被测砝码是克组还是毫克组，并直接选取相应的天平和天平的分度值。软件界面如下图所示。

图 F2级砝码不确定度计算软件界面

打开软件，输入被测砝码的10个测量值，可以得到被测砝码重复性引起的不确定度分量、标准砝码不确定度分量、空气浮力不确度分量以及天平鉴别力引起的不确定度分量，最终得到被测砝码的合成不确定度；根据自由度取值计算扩展不确定需要的置信概率P的值。然后可以得到被测砝码值的扩展不确定度u(mct)。一次计算完毕后，可以点击清除，重新开始。具体程序源代码在此不做赘述。

三、应用实例

我们对F2级100g标准砝码进行检测,重复10次测量值分别是：100.0001g，100.0002g，100.0001g，100.0001g，100.0002g，100.0001g，100.0002g，100.0002g，100.0001g，100.0002g。

四、结论

设计软件界面清晰，操作方面，经过多次验证，其功能符合需求，能够准确完成扩展不确定度和有效自由度的计算。因此我们可以利用visual basic将不确定度评定工作从繁琐的手工计算变为计算机软件处理，从而大大提升工作的准确性和高效性。

[1]中华人民共和国国家计量技术规范.JJF1059.1-2012.测量不确定度评定和表示.国家质量监督检验检疫总局发,2012-12-03

[2]林卓然.VB语言程序设计(第2版).电子工业出版社,2009-01-01:25

郑建俊(1984-)，福建莆田人，毕业于莆田学院，本科，工程师，研究方向:民生计量和强制检定。