連續累計自動衡器（皮帶秤）模擬載荷示值誤差測量結果的不確定度評定

段衛東+魏曉光

摘 要：主要介紹了連續累計自動衡器模擬載荷示值誤差測量結果的不確定度評定，以期為相關人員提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：皮帶秤；模擬載荷；示值誤差；不確定度評定

中圖分類號：TH715.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.119

1 概述

1.1 測量依據

測量依據JJG 195—2002《連續累計自動衡器（皮帶秤）檢定規程》（以下簡稱《規程》）。

1.2 測量環境條件

測量溫度：-10～+40 ℃。

1.3 測量標準及其主要計量特性

使用專用砝碼（模擬載荷），其質量最大允許相對誤差為±0.05%.

1.4 被測對象及其主要性能

被測對象：準確度0.5級皮帶秤，最大允許示值相對誤差為±0.5%.

1.5 測量項目與測量方法

在規定條件下，使用專用砝碼（模擬載荷）對皮帶秤加載，讀取皮帶秤穩定運行3整圈的連續累計值與模擬載荷的理論計算值之差即為該皮帶秤的示值誤差。

2 數學模型

式（1）中：δ為示值誤差；I為皮帶秤示值；T為模擬載荷累計值。

3 不確定度的傳播

式（2）中：

所以有：

4 分量標準不確定度

4.1 輸入量I引起的不確定度分量urel（I）

根據《規程》要求，輸入量I引起的不確定度分量urel（I）由以下4個不確定度分項構成。

4.1.1 重復性誤差引起的不確定度分量urel（I1）

根據《規程》關于重復性的最大允許誤差要求來評定，即用B類方法評定。0.5級皮帶秤的重復性最大允許相對誤差為±0.1%，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定

度為：

u（I1）= ×100%=0.058%.

4.1.2 零點誤差引起的不確定度分量u（I2）

根據《規程》關于零點的最大允許誤差要求來評定，即用B類方法評定。0.5級皮帶秤的零點最大允許相對誤差為±0.05%，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

u（I2）= ×100%=0.029%.

4.1.3 鑒別力誤差引起的不確定度分量u（I3）

根據《規程》關于置零顯示器鑒別力的最大允許誤差的要求來評定，即用B類方法評定。0.5級皮帶秤的置零顯示器鑒別力最大允許相對誤差為±0.05%，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

u（I3）= ×100%=0.029%.

4.1.4 最大偏差引起的不確定度分量u（I4）

根據《規程》關于零載荷的最大偏差的最大允許誤差的要求來評定，即用B類方法評定。0.5級皮帶秤的零載荷的最大偏差最大允許相對誤差為±0.18%，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

u（I4）= ×100%=0.104%.

標準不確定度u（I）的計算式為：

將數據代入公式（4）中得：urel（I）≈0.126%.

4.2 輸入量T引起的不確定度分量urel（T）

經分析，輸入量T引起的不確定度分量urel（T）由以下3個不確定度分項構成。

4.2.1 不確定度分項一

在對專用砝碼質量誤差引起的標準不確定度分量于輸入量urel（T1），專用砝碼（模擬載荷）經過校準，其質量最大允許相對誤差為±0.05%.采用B類方法評定，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

urel（T1）= ×100%≈0.029%.

4.2.2 不確定度分項二

對于皮帶秤秤量長度等幾何參數測量誤差引起的標準不確定度分量與輸入量u（T2），測量標準的主要設備為1級鋼卷尺（50 m），最大允許相對誤差為±0.01%，測量重復性誤差不超過1 mm可以忽略不計。采用B類方法評定，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

u（T2）= ×100%≈0.006%.

4.2.3 不確定度分項三

在對皮帶秤回轉周期等時間參數測量誤差引起的標準不確定度分量與輸入量u（T3），測量標準主要設備為電子秒表（分度數0.01 s），最大允許誤差為±0.1 s。做重復性試驗，對皮帶秤滾筒的回轉周期連續測量10次（每一百周計時1次），數據如下：

實際測量中最長計時時間為250 s，則標準不確定度為：

urel（T3）=0.13 s/250 s=0.052%.

標準不確定度urel（T）的計算式為：

將數據代入公式（7）中得：urel（T）≈0.060%.

5 合成標準不確定

合成標準不確定度的計算式為：

將數據代入公式（8）中得：

6 擴展不確定度

取包含因子k=2，得到：

Urel=k×urel（δ）=2×0.140%=0.28%.

7 不確定度一覽表

不確定度一覽表見表1.

8 應用指南

在規范化的常規測量中，本測量不確定度評定結果可直接用于重復性條件下或復現性條件下的皮帶秤模擬載荷示值誤差的校準測量。

〔編輯：劉曉芳〕