电子天平示值误差的不确定度评定

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]。