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ACS型电子秤测量结果不确定度评定

为确定电子秤测量结果是否存在误差,并确定误差是否处于规定的允许范围,依据 JJF1059.1-2012《测量结果不 确定度评定与表示》和JJG539—1997《数字指示秤检定规程》规定,用砝码直接加载、卸载的方式,对电子计重秤示值误差 予以评定。结论为:符合 U=1.3g,(k=2)、 U=0.3e,(k=2)的测量结果,可参照使用本不确定度的评定方法,对电子秤进行 调整,保证秤的示值符合测量要求,并保持其精度,延长电子计重秤的使用年限。 

在日常生活的很多地方,可以看到各种各样的 秤,其中,电子秤最为常见。它因为使用方便而在超 市、市场、医院,以及各类企业等广泛使用。电子秤在 不同地方有不同的用途,其精度也有不同的要求,检 测中给出的测量结果不确定度也不同。 本文讨论的 ACS 型电子秤是电子秤多种型号其 中的一种,它具备高精度传感器并且设有传感器过载 保护装置,采用粗体液晶带背光显示,显示美观清楚, 具有三窗口同步显示重量、单重、总数 ,数量累计、重 示功能和全量程扣重等功能 ,通过充电式电瓶供电。 其准确度等级分为中级和普通级。电子秤测量结果不 确定度应符合电子秤的检定要求。下面对 ACS 型电 子秤测量结果不确定度进行评定。图 1 所示。
1 概述
1.1 评定采用的相关依据 评定依据JJF1059.1-2012《测量结果不确定度评 定与表示》规定[1]。测量的依据为:JJG539—1997《数字
指示秤检定规程》 [2]。计量术语则执行 JJF1001-2011 《通用计量术语及定义》等技术规范的规定[3]。测量标准 采用F2/M1级砝码。 1.2 被测对象 电子计重秤级(Ⅲ级),测量范围(0~6 kg)时,检 定分度值 е1 = 2 g,测量范围(0~15 kg)时,检定分度 值 е2 = 5 g.秤载荷 0≤ m ≤500 最大允许误差±0.5 е. 载荷 500 < m ≤ 2 000 最大允许误差±1.0е. 载荷 2000 < m ≤ 10 000 最大允许误差±1.5е.(载荷 m 以 检定分度值 е 表示)。 1.3 测量的方法 用砝码直接加载、卸载的方式测量示值误差。
2 数学模型
△E = P - m 式中:△E 为电子秤示值误差; P 为电子秤示值; m 为标准砝码质量值。
3 灵敏系数
C1 = 鄣△E/鄣P = 1 C2 = 鄣△E/鄣m = -1
4 输入量的标准不确定度评定
以 10 kg 点为例,进行评定。
4.1 测量重复性引起的标准不确定度分项 u1 的评定 用标准砝码在重复性条件下对电子秤进行 10 次连续测量,数据如表 1 所示。
检定示值误差时,以单次测量结果表示,所以 u1= S(10kg)= 0.49 g. 4.2 电子秤示值引入的不确定度分量 u(P) 4.2.1 电子秤的偏载误差引起的标准不确定度分项 u (P1)的评定 电子秤进行偏载试验时,标准砝码放置在 1/4 秤 台面中,本次实测(最大值示值时)为 0.4e,10 kg 时, e = 5 g,所以偏载误差 2.0 g,半宽 a = 1.0 g,而测量 时放置砝码的位置较为注意,偏载量远比做偏载试 验时少,假设其误差为偏载试验时的 1/2,并服从均 匀分布,包含因子 k = 3 姨 ,可得u (P1)= 1.0 2 × 3 姨= 0.29 g
估计△u(P2) u (P2) = 0.10,则自由度 vp2 = 1 2 [ △u(P2) u (P2) ]-2 = 50 4.2.2 电源电压波动引起的标准不确定度分项 u(P2) 评定 电源电压在规定条件下变化可能会造成示值变 化 0.2e,服从均匀分布,包含因子 k = 3 姨 10kg 时:u(P2)= 0.2e 3姨 = 0.58 g 估计△u(P2) u (P2) = 0.10,则自由度ν (P3)= 1 2
[ △u(P2) u (P2) ]-2 = 50 4.2.3 输入量 P 的合成标准不确定度的计算 由于输入量 P 的分项彼此独立不相关,因此, u2 (P)= u2(P1)+ u2(P2)
u (P)= u(P1) 2 + u(P2) 2姨 10kg 时:u = 0.292 + 0.582 姨 = 0.65 g
4.3 标准砝码引入的不确定度分量 u(m) 标准砝码 m 的不确定度可以根据检定证书中得 到,10 kg 时,用 10 kg 的 F1 级砝码。 其中,10 kg, u (10 kg)= 0.16 g,k = 2 所以, u (10 kg)= 0.16 g/2 = 0.08 g 标准砝码不确定度由检定所得,可靠性较高,表 2 所示估计△u(m) u (m) = 0.10,则自由度 νm = 1 2 [ △u(m) u (m) ]-2 = 50
5 合成标准不确定度
输入量 P 与 m 彼此独立不相关,所以合成标准 不确定度可按下式得到:
u2 c = u
2 1+ u
2 p+ u
2m10 kg 时: u
2 c = 0.492 + 0.652 + 0.082,uc = 0.67 g
6 扩展不确定度的评定
本次比对规定取包含因子 k = 2,则扩展不确定 度: U = k × uc = 2 × 0.67 = 1.34 kg 用分度值表示,则 U = 1.34 g/5 g = 0.27e 则:化成 0.1e 分度值, U≈0.3e
7 测量不确定度的报告与表示
被检电子计价秤测量结果的扩展不确定度为 (1)用质量表示: U = 1.3g (k=2) (2)用分度值表示: U = 0.3e (k=2)综上,测量结果的扩展不确定度小于最大允许 误差的 1/3,满足检定规程要求。

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