淺談架盤天平示值誤差測量不確定度評(píng)定

陳宇陽，付裕芳

（江西省計(jì)量測試研究院，南昌 330002）

淺談架盤天平示值誤差測量不確定度評(píng)定

陳宇陽，付裕芳

（江西省計(jì)量測試研究院，南昌 330002）

通過一系列計(jì)算對(duì)架盤天平示值誤差測量結(jié)果的不確定度評(píng)定進(jìn)行闡述。

架盤天平；誤差；測量

1 概述

架盤天平是測量的重要工具，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生、工礦企業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技等單位，具有操作簡便、攜帶便捷等特點(diǎn)。但在使用架盤天平進(jìn)行測量時(shí)，容易受到多種因素的影響，使其出現(xiàn)示值出現(xiàn)偏差。針對(duì)這種現(xiàn)象，必須對(duì)影響誤差進(jìn)行研究，并對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)，保證架盤天平的準(zhǔn)確性。

1.1 測量依據(jù)

JJG 156-2004《架盤天平》

OIML R111砝碼國際建議

JJF 1059-1999《測量不確定度評(píng)定與表示》

1.2 環(huán)境條件

常溫。

1.3 測量標(biāo)準(zhǔn)

F2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼。

1.4 測量對(duì)象

以架盤天平型號(hào)JP-100為例，最大稱量100g，檢定分度值e=0.1g。

1.5 測量過程

依據(jù)JJG 156-2004《架盤天平》計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定。用F2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼直接測量架盤天平的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，從而得到各項(xiàng)示值誤差。

1.6 評(píng)定結(jié)果的使用

在符合上述條件下的測量結(jié)果，一般可以直接使用該不確定度的評(píng)定結(jié)果。

2 數(shù)學(xué)模型

依據(jù)JJG 156-2004《架盤天平》計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定，所以有示值誤差公示：

式中：△m——架盤天平示值誤差；

I——架盤天平測量示值；

m——F2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼值。

3 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

本評(píng)定方法以最大稱量100g檢定分度值e=0.1g的架盤天平為例。依據(jù)JJG 156-2004《架盤天平》計(jì)量檢定規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，F(xiàn)2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼直接測量天平的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，從而得到各項(xiàng)示值誤差。

本例中選取最大稱量100g測量點(diǎn)為例進(jìn)行說明，而其他測量點(diǎn)的示值誤差測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以參照此方法評(píng)定。

（1）輸入量F2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼m的不確定度u1的評(píng)定

依據(jù)JJG 156-2004《架盤天平》計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定，檢定100g架盤天平最大稱量時(shí)的檢定分度值選取的標(biāo)準(zhǔn)砝碼為0.1g，再根據(jù)其最大允許誤差MPE進(jìn)行計(jì)算。如本例中F2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼0.1g的最大允許誤差為±0.16mg，其擴(kuò)展不確定度為最大允許誤差的三分之一，即U=MPE/3=0.053mg包含因子k=2，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m)：

（2）輸入量I的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I)的評(píng)定

選擇100g F2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼，在重復(fù)性條件下連續(xù)測量10次得到質(zhì)量差值測量列，如表1所示。

表1 100g F2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼在重復(fù)性條件下連續(xù)測量10次得到質(zhì)量差值測量列表

算術(shù)平均值：

單詞實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：

任選兩臺(tái)同型號(hào)架盤天平，對(duì)每臺(tái)架盤天平進(jìn)行5組測量，要求每組測量均在重復(fù)性條件下連續(xù)測量10次，這樣就可以得到10組測量列。然后，對(duì)每組測量列按上述方法進(jìn)行計(jì)算共得到10個(gè)單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差。見表2所示。

表2 10個(gè)單次實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表

實(shí)際工作中，平時(shí)檢定校準(zhǔn)一臺(tái)架盤天平示值重復(fù)性誤差只用1次，則為：

標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定

4.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表（見表3）

表3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

4.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算

以上各分量相互獨(dú)立，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

5 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

6 測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為

7 測量不確定度報(bào)告

架盤天平在100g最大稱量的示值誤差測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度是：

在架盤天平的使用中難免會(huì)受到環(huán)境因素和人為因素的影響，使天平失去原來的準(zhǔn)確性，造成測量上的誤差，對(duì)于這種問題，要對(duì)架盤天平示值誤差結(jié)果進(jìn)行不確定性評(píng)定，通過對(duì)其輸入量標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)定，確定其是否存在測量上的偏差，并對(duì)架盤天平加以調(diào)整，使其滿足測量要求，更好地服務(wù)于測量工作。

[1] JJG156-2004,架盤天平檢定規(guī)程[S].北京:中國計(jì)量出版社,2004.

[2] JJF1059.1-2012,測量不確定度評(píng)定與表示[S].北京:中國計(jì)量出版社,2012.

[3] 趙亞軍.天平 砝碼 秤測量不確定度評(píng)定[M].中國質(zhì)檢出版社,2012.

The Analysis and Expression of Uncertainly of Tabla Balances

CHEN Yu-yang, FU Yu-fang
(Jiangxi Institute of Metrology and Testing, Nanchang 330002, China)

This paper describes the uncertainly assessment of indication error measurement of frame-pan balance according to a series of calculations.

frame-pan balance; indication error; measurement

TH715.1+1

A

1672-6286(2016)7-0051-3

陳宇陽（1988—），男，山西高平人。助理工程師，碩士，主要從事質(zhì)量、轉(zhuǎn)速的計(jì)量工作。