电子天平的检定注意事项及示值误差检定结果的不确定度评定

王爱莉

（安徽省郎溪县市场监督检验所）

0 引言

为保证电子天平的准确、可靠，应注重电子天平的使用和维护，同时必须有效控制电子天平的示值误差，合理评定电子天平示值误差检定结果的不确定度。检定分度值是确定电子天平等级的关键，也是开展检定工作的基础。在电子天平的检定过程中，首先应当选择符合检定规程要求的标准砝码，即配备一组扩展不确定度（k=2）不得大于被检电子天平对应载荷下最大允许误差绝对值1/3的标准砝码，不同载荷点最大允许误差不同，影响检定结果的因素不同。

1 电子天平检定注意事项

1.1 电子天平的检定项目

电子天平检定内容一般包括：（1）偏载误差，（2）重复性误差，（3）示值误差。影响电子天平检定结果的因素很多。在检定工作过程中，外部影响因素是客观存在的，充分认识和重视这些因素，才可能消除对检定结果的影响。有时初次检定结果不合格，需对检定流程及环境影响因素进行分析，消除相关影响因素后重新检定，就会得到合格的检定结果，即电子天平本身不存在问题，而是外部因素导致检定结果不合格。因此，在电子天平检定工作中，依据现行检定规程对电子天平检定的同时，应控制环境条件等因素对检定结果的影响，合理评定检定结果的不确定度，才能保证电子天平充分称量优势。

1.2 电子天平检定前的准备

电子天平应避免阳光直射，远离震源、热源和高强电磁场等环境，如铁路、公路、振动机等振动机械，无法避免时应采取防震措施。工作室内温度、湿度应按检定规程要求设置，一般温度在-10 ℃～40 ℃，Ⅰ级天平相对湿度不大于80%，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级天平相对湿度不大于85%。室内应清洁干净，避免气流的影响，无腐蚀性气体的影响。操作电子天平不可过载使用以免损坏天平。检定前应做如下准备：

（1）调整水平。电子天平使用前应调整水平，检定过程中因摆放位置不平而产生较大测量误差，等级越高影响越大。

（2）预热。接通电源，预热至规定时间后再开始检定。

（3）校准。因电子天平存放时间较长、位置移动、环境变化，为获得精确测量，天平检定前一般先使用自带标准砝码校准。

（4）环境条件的监控。应配备分度值不大于0.2 ℃的温度计，最大允许误差低于相对湿度5%的湿度计。

（5）标准砝码的选择。确定被检电子天平的产品名称、型号、准确度等级、最大称量、最小称量、实际分度值等信息后选择对应等级标准砝码。

2 电子天平示值误差检定结果的不确定度评定

因存在电子天平多范围、多分度及具有不同最大称量等差别，电子天平示值误差测量结果的不确定度评定应分别进行。现以特种准确度级、高准确度级和中准确度级的电子天平为例，依次评定200 g、100 g、5000 g示值误差的不确定度，其他负荷点的不确定度可参照评定。

2.1 概述

2.1.1 检定依据：JJG 1036—2008《电子天平检定规程》

2.1.2 环境条件：恒温室温度在（16～25）℃内，且温度波动≤0.5 ℃/h，相对湿度不大于75%，无振动、气流和磁场等影响。

2.1.3 测量标准：E1等级和E2等级砝码各一组。

2.1.4 被测对象：Max=200 g、d=0.1mg、e=1 mg的特种准确度级电子天平，Max=100 g、d=1 mg、e=10 mg的高准确度级电子天平和Max=5000 g、d=0.01 g、e=0.1 g的中准确度级电子天平。

2.1.5 测量方法：天平放置于平整、稳固的平台上，预热并按规定的使用条件达到平衡稳定。对应用E1等级、E2等级标准砝码直接测量，电子天平示值与标准砝码之差为示值误差。

2.2 测量模型

式中：

Δm——电子天平各载荷点的示值误差；

p——电子天平各载荷点的示值；

m——各载荷点的标准砝码值。

2.3 标准不确定度的评定

忽略环境温度、空气浮力等因素对标准砝码和电子天平的影响，仅考虑标准砝码定值不准、测量重复性、电子天平的分辨力、偏载误差引入的标准不确定度。

2.3.1 特种准确度级天平最大称量200 g处示值误差检定结果的不确定度评定

（1）输入量m的标准不确定度u（m）

由JJG 99—2006《砝码检定规程》知，检定合格的200 g E1等级砝码的最大允许误差为0.3 mg，则标准砝码引入的标准不确定度：

（2）输入量p的标准不确定度u（p）

1）测量重复性引入的标准不确定度u（p1）

在重复性条件下，用200 g E1等级砝码连续10次测量，得到测量值见表1。

表1 200 g E1等级砝码10次测量值 单位：g

实际在电子天平的示值误差检定工作中，仅测量1次，则：

2）电子天平分辨力引入的标准不确定度u（p2）

分辨力主要影响示值化整误差，被检电子天平的分辨力d=0.1 mg，按服从均匀分布估计，因空载、加载两次影响示值，则：

因为u（p2）＜u（p1），所以舍去分辨力引入的标准不确定度。

3）偏载误差引入的标准不确定度

按照检定规程的要求检定偏载误差，该电子天平偏载误差为0.2 mg，半宽a=0.1 mg，按均匀分布，则：

因此，输入量p的标准不确定度u（p）为：

2.3.2 高准确度级天平最大称量100 g处示值误差检定结果的不确定度评定

（1）输入量m的标准不确定度u（m）

由JJG 99—2006《砝码检定规程》知，检定合格的100 g E2等级砝码的最大允许误差为0.16 mg，则标准砝码引入的标准不确定度：

（2）输入量p的标准不确定度u（p）

1）测量重复性引起的标准不确定度u（p1）

在重复性条件下，用100 g E2等级砝码连续10次测量，得到测量值见表2。

表2 100 g E2等级砝码10次测量值 单位：g

实际在电子天平的示值误差检定工作中，仅测量1次，则：

2）天平分辨力引起的标准不确定度u（p2）

分辨力主要影响示值化整误差，被检电子天平分辨力d=1 mg，按服从均匀分布估计，因空载、加载两次影响示值，则：

因为u（p2）＜u（p1），所以舍去分辨力引入的标准不确定度。

3）偏载误差引入的标准不确定度

按照检定规程的要求检定偏载误差，该电子天平偏载误差为3 mg，半宽a=1.5 mg，按均匀分布，则：

输入量p的标准不确定度u（p）为：

2.3.3 中准确度级天平最大称量5000 g处示值误差检定结果的不确定度评定

（1）输入量m的标准不确定度u（m）

由JJG 99—2006《砝码检定规程》知，检定合格的5000 g E2等级砝码的最大允许误差为8.0 mg，则标准砝码引入的标准不确定度：

（2）输入量p的标准不确定度u（p）

1）测量重复性引起的标准不确定度u（p1）

在重复性条件下，用5000 g砝码连续10次测量，得到测量值见表3。

表3 5000 g砝码10次测量值 单位：g

实际在电子天平的示值误差检定工作中，仅测量1次，则：

2）天平分辨力引起的标准不确定度u（p2）

分辨力主要影响示值化整误差，被检电子天平分辨力d=10 mg，按服从均匀分布估计，因空载、加载两次影响示值，则：

因为u（p2）＜u（p1），所以舍去分辨力引入的标准不确定度。

3）偏载误差引入的标准不确定度

按照检定规程的要求检定偏载误差，该电子天平偏载误差为30 mg，半宽a=15 mg，按均匀分布，则：

输入量p的标准不确定度u（p）为：

2.4 标准不确定度汇总

标准不确定度汇总见表4。

表4 各不确定度分量汇总表

2.5 合成标准不确定度

输入量m和p标准不确定度分量独立不相关，由不确定度传播定律：

则200 g、100 g、5000 g示值误差检定结果的合成标准不确定度为：

2.6 扩展不确定度

取k=2，则200 g、100 g、5000 g示值误差检定结果的扩展不确定度为：

2.7 测量不确定度报告

特种准确度级电子天平（Max=200 g，d=0.1 mg，e=1 mg）200 g示值误差检定结果的扩展不确定度为：U＝0.26 mg，k=2。

高准确度级电子天平（Max=100 g，d=1 mg，e=10 mg）100 g示值误差检定结果的扩展不确定度为：U＝2.4 mg，k=2。

中准确度级电子天平（Max=5000 g，d=0.01 g，e=0.1 g）5000 g示值误差检定结果的扩展不确定度为：U＝32 mg，k=2。

3 结语

电子天平是在量值传递、化学分析、工业计量、贸易结算等工作生活领域常用的计量器具，属于民生计量的重要组成部分，提高检定人员技术水平，确保电子天平计量性能的稳定，量值准确可靠，有利于实验室管理水平和内部质量控制能力的提高，关系产品质量，决定科研技术水平，保障生产生活秩序。