電子密度計測量結果的不確定度評定

綦心

【摘要】 本文對電子密度計在校準過程中的各影響量進行分析，評定了該類儀器示值誤差測量結果的不確定度，為該類儀器校準結果的評估提供依據。

【關鍵詞】 電子密度計;示值誤差;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.05.004

Abstract： The influence quantity of electronic densitometer in the calibration process is analyzed，and the uncertainty of the error measurement results is evaluated，which provides the basis for the evaluation of the calibration results of this kind of instrument.

Key words： electronic densitometer;indication error;uncertainty

電子密度計基于阿基米德原理，用于測量固體樣品的密度。被廣泛應用于冶金、橡膠、塑膠、電纜、化工、五金加工等行業。該類儀器在使用中有若干因素會對示值誤差的測量結果產生影響，不確定度評定也困擾了諸多使用者。

本文針對主要影響因素進行分析，對電子密度計示值誤差的測量結果進行不確定度評定。

1 概述

1.1 環境條件

溫度20～25 ℃;相對濕度30%～85%。

1.2 測量所用標準

1）標準密度計：測量范圍650～2000 kg/m3，分度值0.2 kg/m3;

2）溫度計：測量范圍0～50 ℃，分度值0.1 ℃;

3）電子天平：最大秤量200 g，分辨力為0.01 g;

4）外徑千分尺：測量范圍為0～25 mm、分度值為0.001 mm;

5）校準液體：酒精水溶液。

1.3 測量對象

0.5級電子密度計

2 數學模型

3 不確定度傳播率

根據上述測量模型，[Δρ]的合成標準不確定度為：

計算靈敏系數為：

因此，[Δρ]的合成標準不確定度可簡化為：

4 不確定度評定

4.1 標準密度計引入的標準不確定度[uρ1]

一等標準密度計擴展不確定度[U=0.4]個分度值（[k=2]），此處其分度值為0.2 kg/m3，其標準不確定度為：

4.2 標準密度計修正值引入的標準不確定度[uρb]

一等標準密度計只在主密度點有相應的密度修正值，在其他密度范圍，密度修正值只能依賴線性插值或擴展來獲得。估計由此帶來的影響不超過0.3個分度值，則標準不確定度為：

4.3 溫度修正引入的標準不確定度[uρt]

每一次讀數中，溫度變化均小于規范要求的0.5 ℃，溫度變化對液體密度的影響為：

如果使用密度為950 kg/m3的酒精水溶液，液體的密度隨溫度的變化為0.64 kg/m3 ℃-1，在實驗中，溫度變化小于0.1 ℃，按均勻分布，其標準不確定度為：

4.4 毛細常數修正引入的不確定度[uρα]

毛細常數修正值[Δρa]與毛細常數差值[Δa]，圓周率[π]，干管直徑[D]，液體密度[ρ1]，密度計質量[m]之間的關系式為：

在實驗中，校準時使用的液體和標準密度計工作用液相同，此項可忽略不計，則：

4.5 重復測量引入的不確定度[uρ2]

電子密度計由于其數顯儀表的特征，其重復性是影響測試結果的重要因素。按照規范要求，重復性應小于0.5 kg/m3。在實驗過程中，電子密度計的重復性為0.1 kg/m3。

在此次測量中，重復性測量引入的不確定度用極差法計算，當測量次數為3時[C=1.69]，則：

5 合成標準不確定度[ucrel]

不確定度分量見表3。

合成標準不確定度為：

6 擴展不確定度[U]

取[k=2]，則擴展不確定度為：

7 結語

本文以實例形式、采用絕對不確定度的表示方法，對電子密度計在測量過程中的不確定度分量進行分析，評定了該類儀器示值誤差測量結果的不確定度，為以后該類儀器的計量校準工作提供參考。

【參考文獻】

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