稱重法檢測定容式灌裝機的方法改進與應用

詹嬌，龔磊，王智宇，徐栩

（重慶市計量質量檢測研究院，重慶401123）

稱重法檢測定容式灌裝機的方法改進與應用

詹嬌，龔磊，王智宇，徐栩

（重慶市計量質量檢測研究院，重慶401123）

通過對用JJG687—2008《液態物料定量灌裝機》檢定規程中的稱重方法及檢測順序檢測定容式灌裝機灌裝量的測量原理與用通過改進后的稱重方法及檢測順序檢測定容式灌裝機灌裝量的測量原理進行介紹，并對液態物料定量灌裝機規程規定的稱重法與改進后的稱重法檢測定容式灌裝機的測量原理進行比較分析，以及通過對改進后的稱重法檢測定容式灌裝機灌裝量的數學測量模型進行解讀，分析了改進后的稱重法檢測定容式灌裝機灌裝量示值誤差的測量不確定度。獲得的測量不確定度結果表明，用改進后的稱重法檢測定容式灌裝機具有可行性。

稱重法；定容式灌裝機；灌裝量；測量不確定度

定容式灌裝機是以容積量為計量單位進行液態物料定量灌裝的灌裝機。定容式灌裝機是液態物料定量灌裝機的2大類型之一，是將液態的物料按預先設定好的容積量加注到定量包裝容器內的灌裝設備，主要應用于飲用水、食品、飲料、化工、醫藥等行業生產環節中的定量灌裝環節，是保證企業生產成本和廣大消費者合法權益的列入國家強制檢定計量器具目錄的重要計量器具。如何正確、準確地對定容式灌裝機灌裝量的示值誤差進行測量，保證其計量的準確性，是生產者和廣大消費者雙方合法權益的重要保障。

1 測量原理

規程JJG687—2008《液態物料定量灌裝機》中的規定，稱重法檢測定容式灌裝機的測量原理為：①根據灌裝量的大小選用相應的標準計量稱重設備；②在灌裝機的生產線上，將3倍于灌裝頭的編號標識依次貼在盛裝容器上；③在裝箱前取下帶有編號標識的容器，依次進行稱量，并記錄好稱量數據；④測量此時液態物料的的溫度，其溫差不得超過5℃；⑤分別倒掉帶有編號標識的容器內的液態物料，空干15 s后分別進行稱量，記錄稱量數據；⑥進行密度測量，重復測量3次并記錄，取其平均值作為液態物料的密度。

改進后的稱重法檢測定容式灌裝機的原理為：根據定容式灌裝機的灌裝量選用相應的稱重裝置。將3倍于灌裝頭的空盛裝容器依次貼上編號標識，并分別稱量其空盛裝容器質量（即皮重）做好記錄；然后依次將其放在灌裝機的生產線上進行灌裝完成后裝箱前取下稱量其裝有液態物料的盛裝容器的總質量（即總重），并測量此時的液體溫度并做好記錄，其溫差不得超過5℃。將盛裝容器內的液體倒入密度測量裝置中進行密度測量，重復測量3次，取其平均值作為液體密度。通過總重減皮重得出盛裝容器內的液體質量（即凈重），進而通過測得的液體密度換算并求出定容式灌裝機灌裝量的示值誤差。

通過分析我們不難發現，本文倡導的改進后的稱量法在測量盛裝容器的皮重環節與規程規定的稱量法測量盛裝容器的皮重環節相比，能完全排除盛裝容器內的附壁液，更正確、真實地測量出空盛裝容器的實際質量，而規程規定的方法測出的空盛裝容器的質量比其實際值偏大，因為其測量原理第⑤步中“空干15 s后”，還是不能完全空干盛裝容器內的附壁液。因此，改進后的稱量法檢測定容式灌裝機的灌裝量更正確、準確和便捷。

2 測量不確定度評定

2.1 數學模型

式（1）（2）中：Vi為第i個盛裝容器內的液態物料的實際容量，mL；mi為第i個盛裝容器內的液態物料的質量，g；ρ為液態物料的平均密度，g/cm3；β為灌裝機的體膨脹系數，/℃；t為檢測時液態物料的溫度，℃；ΔV為被檢定容式灌裝機灌裝量的示值誤差；V為灌裝量的標稱值。

2.2 靈敏系數

y=f(x1,x2,···,xN).當全部輸入量Xi是彼此獨立或不相關時，合成標準不確定uc（y）由下式得出：

2.3 輸入量的確定

由數學模型可知被檢測定容式灌裝機灌裝量示值誤差的不確定度來源主要有：被檢定容式灌裝機灌裝量值的測量重復性引起的標準不確定度，稱重裝置的準確度引起的標準不確定度，灌裝機的體膨脹系數引起的標準不確定度，檢測時液態物料的溫度變化引起的標準不確定度，試驗溫度下液態物料的密度變化引起的標準不確定度。

2.4 標準不確定度分類評定

評定對象：定容式灌裝機；

測量參數：灌裝量示值；

被檢定容式灌裝機灌裝量標稱值：50 L；

試驗用介質：SM/GF-45W-30汽油機油。

評定用主要計量標準器：電子天平；

準確度等級：①級，Max＝64 kg，e＝1 g；

最大允許誤差（e）：±1.5.

2.4.1 標準不確定度A類評定

該項來源于被檢定容式灌裝機灌裝量示值的測量重復性試驗。在相同條件下對被檢定容式灌裝機灌裝量進行10次重復測量，則測量重復性引入的不確定度分量u（v）為：

表1所示為評定結果。

2.4.2 標準不確定度的B類評定

2.4.2.1 由準確度引起的標準不確定度分量

2.4.2.2 由體膨脹系數引起的標準不確定度分量

2.4.2.3 由溫度變化引起的標準不確定度分量

2.4.2.4 由密度變化引起的標準不確定度分量

2.5 標準不確定度匯總

標準不確定度匯總如表2所示。

2.6 合成標準不確定度

表1 評定結果

表2 標準不確定度分量一覽表

2.7 擴展不確定度

用稱重法檢測定容式灌裝機灌裝量誤差測量結果的相對擴展不確定度，取包含因子k＝2，則相對擴展不確定度為：

2.8 測量能力報告

用稱重法檢測定容式灌裝機灌裝量示值誤差測量結果的擴展不確定度為：Urel＝0.04%（k＝2）。

3 結論

通過對改進后的稱重法檢測定容式灌裝機灌裝量的示值誤差的測量原理與規程規定的稱重法檢測定容式灌裝機灌裝量的示值誤差的測量原理進行比較，以及對改進后的稱重法的數學模型進行解讀，得到了改進后的稱重法檢測定容式灌裝機灌裝量示值誤差的測量不確定度為：Urel＝0.04%（k＝2）。

獲得的不確定度結果表明，以改進后的稱重法檢測0.1級及以下的定容式灌裝機是可行的，且改進后的稱量法檢測定容式灌裝機的灌裝量更正確、準確和便捷。

［1］中國計量科學研究院，云南省計量測試技術研究院.JJG 1036—2008電子天平檢定規程［S］.北京：中國計量出版社，2008.

［2］江蘇省計量科學研究院，中國計量科學研究院，北京理工大學，等.JJF 1059.1—2012測量不確定度評定與表示技術規范［S］.北京：中國標準出版社，2012.

［3］國家技術監督局，中國計量科學研究院，北京市技術監督局.JJF 1027—1991測量誤差及數據處理［S］.北京：中國計量出版社，1991.

［4］中國計量科學研究院.JJG 687—2008液態物料定量灌裝機［S］.北京：中國標準出版社，2008.

［5］倪育才.實用測量不確定度評定［M］.第4版.北京：中國質檢出版社，2013.

〔編輯：劉曉芳〕

TB486

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.19.135

2095－6835（2017）19－0135－03

詹嬌（1976—），女，主要從事流量儀表的檢測及研究工作。