电子计价秤计量比对及结果分析

徐锴 余玮玥 张莉莉 / 上海市计量测试技术研究院

0 引言

计量比对既是量值溯源的方式之一，又是强化计量监督管理的重要手段。通过评价参加比对的实验室反馈的传递标准（样品）测试结果，可以判定参加比对实验室所涉及比对的计量基准、计量标准、标准物质的运行状态是否符合相关要求[1-2]。

衡器计量是力学计量领域中的重要分支，其中电子计价秤作为衡器领域的重要工作计量器具之一，在贸易结算领域应用广泛。计量技术机构对电子计价秤检定的准确性直接关乎商家与消费者的合法权益[3]。

为了全面了解上海市各计量技术机构在电子计价秤检定项目方面实际水平和技术能力，以及对JJG 539—2016《数字指示秤》检定规程的执行情况和量值传递准确程度，上海市计量测试技术研究院作为主导实验室组织开展了电子计价秤量值比对活动。该比对旨在验证各计量实验室电子计价秤检定或校准结果是否具有一致性，以保证量值传递的准确、一致、可靠。通过此次比对，考察了上海市各计量技术机构检定人员的专业技术水平、测量及数据处理能力。通过对比分析各计量技术机构之间的差异，尝试寻找造成差异的原因，提出相应的对策，积累经验，以确保量值传递的准确可靠。这将有助于促进制造与使用电子计价秤相关行业的发展，同时也能保护广大消费者与商家之间的公平贸易。

1 比对基本情况

此次电子计价秤量值比对工作由上海市计量测试技术研究院作为主导实验室组织实施。参与比对的计量校准技术机构共有33 家，这些机构已经取得检定或校准数字指示秤项目的计量标准考核证书[4]。

1.1 比对项目

对最大秤量为15 kg 电子计价秤，分别在2.5 kg（加载）、2.5 kg（卸载）以及15 kg（加载）三个称量示值点的量值比对。

1.2 比对技术依据

JJG 539—2016、JJF 1117—2010《计量比对计量技术规范》、JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》。

1.3 比对方式

此次比对采用固定地点比对。在固定地点进行比对可以确保各参比机构在相同的环境条件下进行测量，提高了比对结果的可靠性。

1.4 传递标准

此次比对的传递标准由主导实验室提供。主导实验室选取了4 台电子计价秤（最大秤量15 kg，分度值5 g，准确度等级）作为比对的传递标准，其中两台作为比对样品，另外两台作为备用样品。根据比对日程安排，将比对样品分为两组，每组1 台比对样品，1 台备用样品。

为确保所选传递标准的稳定性、可靠性，主导实验室在比对实施前、实施中和实施后对传递标准进行了稳定性考核，每个测量点平均值最大差值均不超过各测量点的最大允许误差的三分之一，以满足传递标准的稳定性要求[5]。

1.5 参考值的确定

主导实验室使用F1等级标准砝码，在每天试验前后，对电子计价秤的2.5 kg（加载）、2.5 kg（卸载）以及15 kg（加载）三个称量示值点进行测试，得到电子计价秤的示值误差平均值，作为比对的参考值，示值误差的不确定度为此次比对参考值的不确定度。

1.6 比对结果的评价

依据JJF 1117—2010，用归一化偏差En值评价各参比实验室给出的比对结果，如式（1）所示。

式中：En—— 比对的归一化偏差；

Yri—— 第i个测量点的参考值；

Yji—— 第j个参比实验室上报的在第i个测量点上的测量结果；

k—— 覆盖因子，取k= 2；

ui—— 第i个测量点上Yji-Yri的标准不确定度；

uji—— 第j个参比实验室上报的在第i个测量点上测量结果的标准不确定度；

uri—— 第i个测量点参考值的标准不确定度；

uei—— 比对期间传递标准在第i个测量点上的不确定性对测量结果的影响

比对结果一致性的评判原则：

|En|≤1，参比实验室的测量结果与参考值之差在合理的预期范围之内，比对结果可接受；

|En| > 1，参比实验室的测量结果与参考值之差没有达到合理的预期，应分析原因。

2 比对结果

根据各参比实验室提交的比对结果，所有参比实验室计量标准装置的检测能力均符合计量标准技术要求，并且各称量点的比对结果不确定度也符合要求。

比对结果通过归一化偏差En来评价。在此次比对中，各个参比实验室的En绝对值均小于1，在合理的预期范围之内，没有明显的系统偏差。其中有25 家参比实验室在三个测量点的|En|值都在0～0.7范围内，个别测量点的|En|值在0.7～1 范围内的有8家。此次比对结果均为满意。

图1、图2、图3 展示了各参比实验室在各个称量点的偏差值和不确定度。图中“·”X 坐标为参比实验室测量结果与参考值的差值，横坐标为各参比实验室代码，小点上短线“Ι”半宽为参比实验室给出的测量结果不确定度。各参比实验室En绝对值汇总图，见图4。这些图形可以更直观地呈现各参比实验室的比对结果，并对比其偏差值和不确定度。通过该数据，可以进一步对比对结果作出评估。

图2 2.5 kg 卸载比对结果

图3 15 kg 加载比对结果

图4 各参比实验室En 绝对值汇总

3 问题分析及建议

3.1 发现问题及分析

在此次比对中，主导实验室认真观察参比实验室技术人员进行的比对试验操作，并仔细审阅了参比实验室提交的比对材料，经过分析，发现以下问题。

1）比对试验的操作[6]

（1）水平调整：根据JJG 539—2016 中第7.5.2条b）的规定，带有水平调整装置的电子计价秤，在进行比对前应将秤调整到水平位置。然而，部分参比实验室的技术人员疏于观察水平泡位置，未进行适当的水平调整。

对被测样品进行水平调整是日常检定开展前的准备工作，也是必备步骤。如果未正确进行水平调整，将对后续的操作造成影响。水平调整后，还应对零点进行确认，必要时需进行一次置零。

（2）砝码加载：根据JJG 539—2016 中第7.5.7 条规定，在加、卸砝码时，应逐渐递增或递减。部分参比人员存在砝码加、卸载称量过程中，当交换砝码时出现空秤回零现象，这给后续修正误差带来影响。

（3）砝码叠放：部分参比人员在称量过程中，将砝码在秤盘上堆叠摆放不均匀，导致给称量示值带来一定的偏载误差，影响比对结果的准确性。

（4）重复性试验：根据JJG 539—2016 中第7.5.10.2 条规定，在重复性试验中，每次称重时应重新置零。部分参比人员在进行重复性试验时，每次称量前没有重新置零，可能导致测量结果偏离真实值。

（5）偏载试验：根据JJG 539—2016 中第7.5.11.2条b）项规定，须将砝码依次施加在面积约占承载器1/4 的区域内。部分参比人员在偏载试验中，未完全将砝码置于偏载的四个区域的中心位置，这将给偏载的数据带来影响。

2）计量标准器的管理

比对采用的计量标准为非自动衡器检定或校准装置，计量标准器为砝码，因传递标准的最大秤量为15 kg，所以使用的是F2或M1等级的砝码，该等级的砝码属于精密测量仪器，在保存和管理上有严格要求，以确保砝码表面不会发生腐蚀、磨损、污染和受大气环境等影响。部分参比实验室的砝码标准器上粘贴有标签等附加物，这对砝码的质量值造成了直接影响。

3）测量不确定度的表述

按照JJF 1059.1—2012 的要求，进行不确定度评定时要采用正确的表述。部分参比实验室提供的不确定度，其有效小数位与修正误差末位没有保持一致，存在表述不规范的情况[7]。

3.2 建议

分析上述发现的问题，各参比实验室应对此次比对工作进行全面总结，找出实验室存在的问题，加以提高和改进。主导实验室建议如下：

1）提高人员的操作技术水平

针对现场比对试验暴露的操作问题，建议对实验室人员进行专业培训，以纠正测量过程中存在的不正确理解或操作。

2）加强人员的不确定度评定的培训

测量结果的不确定度评定是本次比对考查的重点项目之一。对于测量不确定度表述存在问题的参比实验室和|En|值接近1 的参比实验室，应重视这一问题，并加强员工培训和学习，积极查找不足之处。

3）健全计量标准的管理制度

在比对中发现标准器上存在附加物的情况，建议相关实验室核查计量标准的维护和保养实施情况，并健全机构的计量标准管理制度[8]。

4 结语

通过此次比对，对上海市各参比实验室开展的电子计价秤项目的测量方法、仪器设备、人员素质等方面进行了全面了解，比对结果客观反映了各参比实验室的计量标准装置和检定人员测试水平和综合能力，达到比对预期效果。同时，此次比对也充分发挥了计量比对在保障检测机构测量量值的一致性和计量标准的可靠性方面的重要作用，为计量监管和提升计量技术机构检测能力提供了强有力的支撑。