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        電子天平示值誤差的不確定度評(píng)定

        2020-11-26 19:19:12田靜蕾
        商品與質(zhì)量 2020年28期
        關(guān)鍵詞:示指電子天平輸入量

        田靜蕾

        衡水市冀州區(qū)綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心 河北冀州 053200

        電子天平用于稱(chēng)量物體重量,它具有測(cè)量精準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用范圍廣、使用方便等特點(diǎn)。由于電子天平能夠?yàn)槠髽I(yè)提供準(zhǔn)確的質(zhì)量計(jì)量數(shù)據(jù),所以,它得到了眾多企業(yè)的喜愛(ài)與追捧[1]。不管是新技術(shù)創(chuàng)新還是科研,都需要電子天平的支持。一旦電子天平出現(xiàn)讀數(shù)不準(zhǔn)確等問(wèn)題,就會(huì)在一定程度上影響企業(yè)的發(fā)展。電子天平的校準(zhǔn)工作中,應(yīng)積極采用先進(jìn)的校準(zhǔn)前核查技術(shù)、外部校準(zhǔn)技術(shù),有效提升相關(guān)校準(zhǔn)工作效果,保證電子天平應(yīng)用的準(zhǔn)確性,預(yù)防因?yàn)椴粶?zhǔn)確的校準(zhǔn)出現(xiàn)問(wèn)題,達(dá)到預(yù)期的工作目標(biāo)。

        1 電子天平分析

        對(duì)于電子天平而言,最為重要的組成部分就是秤盤(pán)部件、傳感器部件、位置檢測(cè)器部件、PID 調(diào)節(jié)器部件、功率放大器部件等等,其中就傳感器設(shè)備而言,會(huì)對(duì)電子天平的稱(chēng)量準(zhǔn)確性產(chǎn)生直接影響。電子天平在實(shí)際應(yīng)用期間,主要原理就是電磁力與電磁力矩補(bǔ)償,在稱(chēng)量某些物品的過(guò)程中,可以使其在重力場(chǎng)中有所平衡,獲取到準(zhǔn)確的質(zhì)量數(shù)據(jù)信息,不僅可以清晰的將物體質(zhì)量顯示出來(lái),還能夠自動(dòng)化檢測(cè)相關(guān)系統(tǒng),準(zhǔn)確度很高,應(yīng)用的效率也很強(qiáng)。近年來(lái)電子天平受到廣泛的重視與應(yīng)用,其稱(chēng)量的準(zhǔn)確性對(duì)使用價(jià)值會(huì)產(chǎn)生直接影響,在此情況下,合理的進(jìn)行電子天平的校準(zhǔn)十分重要,科學(xué)有效的開(kāi)展校準(zhǔn)工作,有助于提升電子天平的稱(chēng)量準(zhǔn)確性,滿足當(dāng)前的使用要求。

        2 測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)述

        2.1 測(cè)量依據(jù)

        JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程。

        2.2 測(cè)量環(huán)境條件

        (1)溫度24℃,每4h 波動(dòng)不大于1℃;

        (2)相對(duì)濕度54%RH,不大于70%RH;

        (3)其他影響量:無(wú)易察覺(jué)氣流,遠(yuǎn)離振源、磁源;

        (4) 供 電 電 源: 電 源(-15 至+10)%, 頻 率(-2 至+2)%。

        2.3 被測(cè)對(duì)象

        電子天平,測(cè)量范圍(0-200)g,標(biāo)稱(chēng)分度值d 為0.1mg。

        2.4 測(cè)量方法

        測(cè)量時(shí)候采用直接測(cè)量法,將標(biāo)準(zhǔn)砝碼放置在被檢電子天平上,待示值穩(wěn)定后,讀取天平示值??傻脴?biāo)準(zhǔn)砝碼與電子天平實(shí)際值之差,即為電子天平的示指誤差[2]。

        3 輸入量的不確定度來(lái)源分析

        輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度是測(cè)量輸入量的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度;由輸入量引入的不確定度分量是整個(gè)輸入過(guò)程中不確定度的合成。

        (1)對(duì)電子天平來(lái)說(shuō),影響輸入量m 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m)的因素主要包括:

        ①測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u 重復(fù)性(m);

        ②溫度變化及振動(dòng)等引起示值不確定度u 溫及振(m)

        ③電子天平分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u 分辨率(m)

        (2)由標(biāo)準(zhǔn)砝碼本身的誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m 標(biāo))。

        4 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定實(shí)例

        4.1 輸入量m 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m)的評(píng)定

        (1)測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u 重復(fù)性(m)的評(píng)定。該項(xiàng)不確定度可以通過(guò)連續(xù)測(cè)量得到測(cè)量數(shù)列,采用A 類(lèi)不確定度評(píng)定。本次測(cè)量中用E2 等級(jí)砝碼對(duì)測(cè)量范圍10mg-200g 的電子天平進(jìn)行10 次重復(fù)性測(cè)量。測(cè)量結(jié)果如下:m1=200.0000g,m2=200.0002g,m3=200.0001g,m4=200.0002g,m5=200.0002g,m6=200.0003g,m7=200.0003g,m8=200.0001g,m9=200.0000g,m10=200.0002g。其平均值為:200.0002g,可用貝塞爾公式計(jì)算得:

        u 重復(fù)性(m)=s(xi)=0mg

        自由度υ 重復(fù)性(m)=(n-1)=9

        (2)溫度變化及振動(dòng)等引起示值不確定度u 溫及振(m)。溫度變化及振動(dòng)等引起示值不確定度u 溫及振(m),采用B 類(lèi)評(píng)定方法。溫度變化及振動(dòng)等引起示值變動(dòng)一般不大于1 個(gè)顯示值,該天平實(shí)際分度值為0.1mg。

        u 溫及振(m)=d/k,為均勻分布k=√3

        得u 溫及振(m)=0.06mg

        自由度υ 溫及振(m)=50

        (3)電子天平分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u 分辨率(m)。u分辨率(m)=0.29d

        得u 分辨率(m)=0.029mg

        自由度υ 分辨率(m)=∞

        (4)電子天平示值得合成不確定度u 示指(m)。由于各輸入量之間的相關(guān)性可以不予考慮,因此

        u2 示指(m)=u2 重復(fù)性(m)+u2 溫及振(m)+u2 分辨率(m)

        得u 示指(m)=0.067mg。

        自由度υ 示指(m)=u 示指4(m)/[u4 重復(fù)性(m)/9+u4溫及振(m)/50+u4 分辨率(m)/∞]

        得υ 示指(m)=0.0674/(0.064/50)=78

        4.2 由標(biāo)準(zhǔn)砝碼本身的誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m 標(biāo))

        該項(xiàng)不確定度是由于標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度,采用B 類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定。

        由JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》可知200g 砝碼的擴(kuò)展不確定度不大于0.1mg,取k=2。則:標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(m 標(biāo))=0.1mg/2=0.05mg。

        估計(jì)Δu(m 標(biāo))/u(m 標(biāo))=0.1,則自由度υ(m 標(biāo))=1/2×(0.1)-2=50。

        凡符合上述條件的測(cè)量結(jié)果,一般可參照使用本不確定度的評(píng)定方法。本測(cè)量不確定度結(jié)果,對(duì)日常檢定工作具有積極地指導(dǎo)意義[3]。

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