淺談電子衡器計(jì)量檢定不確定度評(píng)定

陳向

摘 要：衡器發(fā)展的重點(diǎn)是電子衡器。程控、群控、電傳打印記錄、屏幕顯示等現(xiàn)代電子技術(shù)的配套使用，將使衡器功能齊全，效率更高。采用放射性原理和液壓傳動(dòng)比原理的計(jì)量設(shè)備將得到有限的發(fā)展。在稱重與生產(chǎn)過程的結(jié)合中，機(jī)電結(jié)合式衡器具有較好的經(jīng)濟(jì)效果，預(yù)計(jì)其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。在具備基本計(jì)量性能的同時(shí)，對(duì)衡器的商用價(jià)值和可靠性要求也將逐步提高。衡量?jī)r(jià)值較高的商品時(shí)，要求其計(jì)量準(zhǔn)確度較高；衡量?jī)r(jià)值較低的商品時(shí)，則主要考慮計(jì)量效率。這將促使衡器向多樣化、多層次方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：電子衡器 計(jì)量 檢定 不確定度

一、前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是這些高科技的科學(xué)技術(shù)被運(yùn)用到電子衡器中，就讓這些電子衡量?jī)x器的發(fā)展進(jìn)到一個(gè)全新的階段。但是也正是因?yàn)檫@樣，我國(guó)的電子衡器的生產(chǎn)也進(jìn)入了一個(gè)火熱的境地。越來越多的電子衡器，不同的品牌，不同的使用方法，不同的設(shè)備性能，都給電子衡器的計(jì)量檢定工作帶來的巨大的難度。特別是計(jì)量檢定中不確定度，這樣會(huì)影響計(jì)量結(jié)果的關(guān)鍵細(xì)節(jié)，更是影響到設(shè)備的使用，影響交易的公平，影響稱量物品的準(zhǔn)確。

二、電子衡器設(shè)備常見的一些問題

我們市場(chǎng)上的電子衡器的種類有很多，但是質(zhì)量其實(shí)都參差不齊，所以說我們有必要對(duì)電子衡器常見的一些不滿足計(jì)量要求的問題，做了一個(gè)簡(jiǎn)要的歸納總結(jié)：

1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)有缺陷。企業(yè)再設(shè)計(jì)產(chǎn)品的線路時(shí)，有很多的方面沒有考慮到，所以也就導(dǎo)致看干擾的能力比較差。主要就是：電磁干擾沒有解決；溫度度試驗(yàn)不合格，在高、低溫環(huán)境條下使用會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重偏差；濕熱試驗(yàn)不合格，產(chǎn)品的防潮能力和絕緣性能非常的差嚴(yán)重影響使用。這些都是產(chǎn)品抗干擾能力差的表現(xiàn)。

2、企業(yè)追求片面的經(jīng)濟(jì)效益，根本不管不顧產(chǎn)品的原材料質(zhì)量，甚至這些電子衡器秤的核心部件都可以采用一些劣質(zhì)材料。

3、企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)把關(guān)不嚴(yán)格。在生產(chǎn)過程中不檢查關(guān)鍵元件的工作狀況，不檢查材料的質(zhì)量，不檢查，成品的質(zhì)量，所以也就對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量無法實(shí)現(xiàn)控制。

三、測(cè)量不確定度與誤差

我們常常都會(huì)把不確定度與誤差混為一談，這是不對(duì)的。真正的不確定度與誤差是有聯(lián)系但是也有很大的差別的。準(zhǔn)確的說誤差理論有獨(dú)特的理論體系作為誤差理論的支撐的，它利用微積分、線性代數(shù)、概率論作為數(shù)學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)，再加上實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的基本手法，來分析誤差；同樣的這些也都是測(cè)量不確定度的理論基礎(chǔ)，都是有相似的研究手法。什么是不確定度呢，其實(shí)不確定度是就是在誤差理論的基礎(chǔ)被提出，被運(yùn)用而產(chǎn)生的，無論是計(jì)算方法還是分析的方法基本上都是大同小異的。它們的不同之處其實(shí)也就只是體現(xiàn)在它們不同的定義上，不確定度的測(cè)量反映的是測(cè)量結(jié)果在數(shù)據(jù)值上的分散性。并通過對(duì)整個(gè)測(cè)量過程的分散性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評(píng)定，得出一個(gè)數(shù)值區(qū)間；測(cè)量誤差反映出的則是測(cè)量結(jié)果與真值之間的差度值。

四、測(cè)量不確定度在計(jì)量檢定中的應(yīng)用

1、測(cè)量裝置中的不確定度應(yīng)用

在對(duì)測(cè)量裝置或測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量檢定時(shí)，不僅要得出測(cè)量結(jié)果，還要根據(jù)測(cè)量過程和測(cè)量結(jié)果得出合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度和擴(kuò)展不確定度。比如出租車的計(jì)時(shí)計(jì)價(jià)器，在對(duì)其進(jìn)行計(jì)量檢定時(shí)，就要從計(jì)價(jià)器的不同收費(fèi)時(shí)段來進(jìn)行不確定度的計(jì)算，最后將階段分散化的數(shù)據(jù)值進(jìn)行整合，然后合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度，根據(jù)合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度進(jìn)一步計(jì)算擴(kuò)展不確定度，在測(cè)量報(bào)告中，將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度包括在內(nèi)，根據(jù)計(jì)時(shí)器的使用誤差值計(jì)算得出實(shí)測(cè)使用誤差，給出相應(yīng)的誤差表達(dá)式。由此可以看出，運(yùn)用不確定度測(cè)量，可以對(duì)系統(tǒng)裝置復(fù)雜的計(jì)量檢定提供多個(gè)參量，保證測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

2、測(cè)量器具中不確定度的應(yīng)用

測(cè)量器的種類多種多樣，以家用中的電能表為例，電能表與人們的用電生活密切相關(guān)，電能表的測(cè)量不確定度工作也顯得十分重要。在對(duì)電能表進(jìn)行測(cè)量檢定時(shí)，由于電能表的使用與各種家用、工用電器有很大關(guān)系，所以要充分考慮各種影響不確定度的因素，再利用對(duì)電能表裝置計(jì)算測(cè)量不確定度的各種分散化分量數(shù)值，然后合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，計(jì)算出擴(kuò)展不確定度。最后，利用標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)電能表進(jìn)行測(cè)量檢定，所采用的檢定方法與不確定度的測(cè)量相似，要充分考慮測(cè)量不確定度的所有影響因素。在編寫和出示報(bào)告證書時(shí)，將各種不確定度和修正值等數(shù)據(jù)列表顯示，力求清晰、準(zhǔn)確。

3、強(qiáng)制檢定器中不確定度的應(yīng)用

在強(qiáng)制檢定器的使用過程中，測(cè)量不確定度的應(yīng)用十分重要，但是也要根據(jù)具體強(qiáng)制檢定器的種類和使用情況來進(jìn)行具體分析。比如環(huán)境探測(cè)器、醫(yī)療器械、安全防護(hù)器等強(qiáng)制檢定器，在使用過程和測(cè)量過程中就不需要不確定度的測(cè)量。由于這些檢定器的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度失真級(jí)別較低，對(duì)于環(huán)境的要求也不太高，只需在檢定報(bào)告中給出合格的檢驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)即可，可以簡(jiǎn)化測(cè)量不確定度的分析與評(píng)定工作。

五、不確定度的評(píng)定方法

在研究不確定度評(píng)定方法的時(shí)候，我們假設(shè)選用一臺(tái)最大量程15千克，分度值要求5克的電子秤，我們使用質(zhì)量為100毫克到10千克的不同砝碼砝碼進(jìn)行測(cè)量，砝碼的誤差同樣要在0.5毫克到0.5克之間的范圍，于是得到了不確定度主要來自于三個(gè)方面：由于電源或者電壓的影響而導(dǎo)致電子秤存在不確定度；由于在測(cè)量過程中具有重復(fù)性存在的不確定度；由于電子秤水平偏差產(chǎn)生的不確定度。

1、因電源或電壓而引起的不確定度

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)如果電源電壓發(fā)生變化，整個(gè)電子衡器的示數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。通常情況下變化0.2個(gè)分度值，也就是1克，如果半寬是1克，其分布情況也滿足設(shè)計(jì)的要求，也就可以通過計(jì)算計(jì)算出不確定度為0.58克。

2、因測(cè)量重復(fù)性而導(dǎo)致不確定度

實(shí)驗(yàn)的時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)在電子衡器上通過15千克的的固定砝碼進(jìn)行測(cè)量，砝碼在整個(gè)測(cè)量過程中的平均值為顯示是14.9997千克，平均的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差是0.258h。測(cè)量不確定度不確定度，找了同類型的電子秤5臺(tái)，用同樣的方法測(cè)量10次，最后也是同樣的計(jì)算方法計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)差是0.41克所以最后就可以得出結(jié)論重復(fù)測(cè)量導(dǎo)致的不確定度是0.29h。

3、因電子秤的水平偏差而引起的不確定度

我們將電子稱使用過程中的偏載誤

我們?cè)谠囼?yàn)中將偏載誤差設(shè)定為誤差的三分之一，要求分布是要滿足設(shè)計(jì)要求的，我們也就通過一些計(jì)算得出電子秤因水平偏差而引起的不確定度為0.48克。

六、計(jì)量檢定工作中的一些問題

現(xiàn)在的情況是很多的檢定部門擁有的砝碼有限，很難測(cè)試那些大型衡器，很多的大型衡器的最大稱量就無法做到。目前大型衡器的生產(chǎn)和使用越來越多，政府的重視也開始增加，但是一般情況下檢定部門的運(yùn)輸力量往往都無法滿足運(yùn)送大型設(shè)備砝碼的要求，所以說就算是有了大型的砝碼，想要運(yùn)送到檢定的現(xiàn)場(chǎng)也是比較困難的。

七、結(jié)束語

電子衡器的大量使用，也就給電子衡器的計(jì)量檢定工作帶來了很大的難度，往往就會(huì)帶來很多使用過程中不準(zhǔn)確的問題，很多時(shí)候這樣的不準(zhǔn)確，也是會(huì)帶來更多的麻煩的，所以我們必須要更好的研究檢定不確定度的問題。通過本文對(duì)電子衡器計(jì)量檢定工作，電子衡器的評(píng)定方法，以及對(duì)電子衡器的一系列的探討介紹，都是希望我們的電子衡器的計(jì)量檢定工作能夠更加的科學(xué)合理，能夠?yàn)槲覀兊纳钍褂脦砀嗟谋憷Ｒ蚕Ｍ院箨P(guān)于電子衡器的計(jì)量檢定工作能夠更加的有效率。