电子天平示值误差的不确定度评定

2020-11-26 19:19田静蕾
商品与质量 2020年28期
关键词:输入量电子天平示值

田静蕾

衡水市冀州区综合检验检测中心 河北冀州 053200

电子天平用于称量物体重量,它具有测量精准、结构简单、适用范围广、使用方便等特点。由于电子天平能够为企业提供准确的质量计量数据,所以,它得到了众多企业的喜爱与追捧[1]。不管是新技术创新还是科研,都需要电子天平的支持。一旦电子天平出现读数不准确等问题,就会在一定程度上影响企业的发展。电子天平的校准工作中,应积极采用先进的校准前核查技术、外部校准技术,有效提升相关校准工作效果,保证电子天平应用的准确性,预防因为不准确的校准出现问题,达到预期的工作目标。

1 电子天平分析

对于电子天平而言,最为重要的组成部分就是秤盘部件、传感器部件、位置检测器部件、PID 调节器部件、功率放大器部件等等,其中就传感器设备而言,会对电子天平的称量准确性产生直接影响。电子天平在实际应用期间,主要原理就是电磁力与电磁力矩补偿,在称量某些物品的过程中,可以使其在重力场中有所平衡,获取到准确的质量数据信息,不仅可以清晰的将物体质量显示出来,还能够自动化检测相关系统,准确度很高,应用的效率也很强。近年来电子天平受到广泛的重视与应用,其称量的准确性对使用价值会产生直接影响,在此情况下,合理的进行电子天平的校准十分重要,科学有效的开展校准工作,有助于提升电子天平的称量准确性,满足当前的使用要求。

2 测量过程简述

2.1 测量依据

JJG1036-2008《电子天平》检定规程。

2.2 测量环境条件

(1)温度24℃,每4h 波动不大于1℃;

(2)相对湿度54%RH,不大于70%RH;

(3)其他影响量:无易察觉气流,远离振源、磁源;

(4) 供 电 电 源: 电 源(-15 至+10)%, 频 率(-2 至+2)%。

2.3 被测对象

电子天平,测量范围(0-200)g,标称分度值d 为0.1mg。

2.4 测量方法

测量时候采用直接测量法,将标准砝码放置在被检电子天平上,待示值稳定后,读取天平示值。可得标准砝码与电子天平实际值之差,即为电子天平的示指误差[2]。

3 输入量的不确定度来源分析

输入量的标准不确定度是测量输入量的标准产生的不确定度;由输入量引入的不确定度分量是整个输入过程中不确定度的合成。

(1)对电子天平来说,影响输入量m 的标准不确定度u(m)的因素主要包括:

①测量重复性引入的标准不确定度u 重复性(m);

②温度变化及振动等引起示值不确定度u 温及振(m)

③电子天平分辨率引入的标准不确定度u 分辨率(m)

(2)由标准砝码本身的误差引入的标准不确定度u(m 标)。

4 输入量的标准不确定度评定实例

4.1 输入量m 的标准不确定度u(m)的评定

(1)测量重复性引入的标准不确定度u 重复性(m)的评定。该项不确定度可以通过连续测量得到测量数列,采用A 类不确定度评定。本次测量中用E2 等级砝码对测量范围10mg-200g 的电子天平进行10 次重复性测量。测量结果如下:m1=200.0000g,m2=200.0002g,m3=200.0001g,m4=200.0002g,m5=200.0002g,m6=200.0003g,m7=200.0003g,m8=200.0001g,m9=200.0000g,m10=200.0002g。其平均值为:200.0002g,可用贝塞尔公式计算得:

u 重复性(m)=s(xi)=0mg

自由度υ 重复性(m)=(n-1)=9

(2)温度变化及振动等引起示值不确定度u 温及振(m)。温度变化及振动等引起示值不确定度u 温及振(m),采用B 类评定方法。温度变化及振动等引起示值变动一般不大于1 个显示值,该天平实际分度值为0.1mg。

u 温及振(m)=d/k,为均匀分布k=√3

得u 温及振(m)=0.06mg

自由度υ 温及振(m)=50

(3)电子天平分辨率引入的标准不确定度u 分辨率(m)。u分辨率(m)=0.29d

得u 分辨率(m)=0.029mg

自由度υ 分辨率(m)=∞

(4)电子天平示值得合成不确定度u 示指(m)。由于各输入量之间的相关性可以不予考虑,因此

u2 示指(m)=u2 重复性(m)+u2 温及振(m)+u2 分辨率(m)

得u 示指(m)=0.067mg。

自由度υ 示指(m)=u 示指4(m)/[u4 重复性(m)/9+u4温及振(m)/50+u4 分辨率(m)/∞]

得υ 示指(m)=0.0674/(0.064/50)=78

4.2 由标准砝码本身的误差引入的标准不确定度u(m 标)

该项不确定度是由于标准器引入的不确定度,采用B 类方法进行评定。

由JJG99-2006《砝码检定规程》可知200g 砝码的扩展不确定度不大于0.1mg,取k=2。则:标准不确定度u(m 标)=0.1mg/2=0.05mg。

估计Δu(m 标)/u(m 标)=0.1,则自由度υ(m 标)=1/2×(0.1)-2=50。

凡符合上述条件的测量结果,一般可参照使用本不确定度的评定方法。本测量不确定度结果,对日常检定工作具有积极地指导意义[3]。

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