呂文斌

（唐山市開(kāi)平區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)所，河北唐山 063021）

2020 年8 月，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局計(jì)量司下發(fā)《市場(chǎng)監(jiān)管總局關(guān)于加強(qiáng)計(jì)量比對(duì)工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》，并明確指出：“計(jì)量比對(duì)是保障量值準(zhǔn)確一致、支撐計(jì)量事中事后監(jiān)管和提升計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)能力的有效手段”[1]。電子計(jì)價(jià)秤是深入百姓生活的重要計(jì)量器具，為加強(qiáng)對(duì)數(shù)字指示秤的監(jiān)督管理，河北省市場(chǎng)監(jiān)督管理局隨即制定了《數(shù)字指示秤計(jì)量監(jiān)督管理規(guī)定》[2]，充分落實(shí)國(guó)家關(guān)于計(jì)量工作的決策部署；唐山市市場(chǎng)監(jiān)督管理局響應(yīng)切實(shí)增強(qiáng)計(jì)量服務(wù)保障能力，為經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步提供堅(jiān)實(shí)計(jì)量基礎(chǔ)的號(hào)召，組織開(kāi)展電子計(jì)價(jià)秤檢定裝置量值比對(duì)工作，對(duì)本市及各區(qū)縣授權(quán)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的數(shù)字指示秤檢定裝置進(jìn)行性能檢定，確保全市范圍內(nèi)電子計(jì)價(jià)秤的檢定能力和量值傳遞的準(zhǔn)確性。

1 比對(duì)方案

1.1 參考依據(jù)

本次比對(duì)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范有：JJG 539-2016《數(shù)字指示秤》國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程；JJF 1117-2010《計(jì)量比對(duì)》國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范；JJF 1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范。

1.2 比對(duì)方式

本次比對(duì)的主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室為唐山市計(jì)量測(cè)試所，該實(shí)驗(yàn)室在非自動(dòng)衡器測(cè)量范圍、檢校能力電子計(jì)價(jià)秤檢定裝置計(jì)量比對(duì)及設(shè)備配置方面均處于市內(nèi)領(lǐng)先水平；參比實(shí)驗(yàn)室為唐山市所屬的12 家授權(quán)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)?？紤]到比對(duì)實(shí)驗(yàn)條件一致性要求高，且電子計(jì)價(jià)秤穩(wěn)定性不佳、不適合運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，本次比對(duì)采用固定地點(diǎn)比對(duì)方式，各個(gè)參比實(shí)驗(yàn)室按計(jì)劃攜帶本單位的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器（砝碼）到固定實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所開(kāi)展比對(duì)實(shí)驗(yàn)，采用現(xiàn)場(chǎng)檢定，測(cè)試時(shí)充分利用現(xiàn)場(chǎng)條件，使檢測(cè)方法能最優(yōu)化的符合規(guī)程要求[3]。

1.3 比對(duì)樣品

主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室選取了1 臺(tái)電子計(jì)價(jià)秤作為本次比對(duì)的樣品，其型號(hào)為ACS-3A，具有中準(zhǔn)確度等級(jí)，最大稱(chēng)量為3 kg，檢定分度值為1 g。經(jīng)測(cè)試與考核，該樣品性能和穩(wěn)定性符合比對(duì)要求，以保證比對(duì)樣品在比對(duì)過(guò)程中穩(wěn)定可靠。

1.4 比對(duì)條件

環(huán)境溫度要求為（20±5）℃，溫度變化一般不超過(guò)5℃/h；環(huán)境相對(duì)濕度不超過(guò)85%，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中與電子計(jì)價(jià)秤直接接觸的放置平面無(wú)明顯振動(dòng)。

1.5 比對(duì)步驟

參比實(shí)驗(yàn)室提前一天將比對(duì)用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器放入恒溫室，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)砝碼包含主要標(biāo)準(zhǔn)器（10 g、20 g、500 g、1 kg 和2 kg）和配套用加差砝碼（100 mg×10）；進(jìn)行測(cè)量開(kāi)始前的準(zhǔn)備工作，將秤調(diào)整到水平位置；預(yù)加載一次到接近最大秤量或確定的安全最大載荷，卸除全部載荷。完成比對(duì)準(zhǔn)備后，統(tǒng)一采用直接比較法進(jìn)行測(cè)量，依據(jù)JJG 539-2016 中“計(jì)量性能檢定”的檢定規(guī)程，進(jìn)行置零準(zhǔn)確度測(cè)試、不少于5 個(gè)不同載荷的稱(chēng)量測(cè)試、重復(fù)性測(cè)試和偏載測(cè)試，比對(duì)電子計(jì)價(jià)秤的示值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱(chēng)值，并記錄測(cè)得原始數(shù)據(jù)。

1.6 數(shù)據(jù)處理

本次比對(duì)采用主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的非自動(dòng)衡器檢定裝置及配套設(shè)備開(kāi)展比對(duì)樣品的篩選性能實(shí)驗(yàn)，主導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室以比對(duì)實(shí)驗(yàn)前后電子計(jì)價(jià)秤在比對(duì)測(cè)量點(diǎn)的示值誤差平均值為本次比對(duì)的參考值，示值誤差的不確定度為本次比對(duì)參考值的不確定度。參比實(shí)驗(yàn)室需計(jì)算稱(chēng)量誤差，并對(duì)1.5 kg 比對(duì)稱(chēng)量點(diǎn)進(jìn)行不確定度評(píng)定。

2 比對(duì)數(shù)據(jù)

2.1 測(cè)試概況

根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置為非自動(dòng)衡器檢定裝置，比對(duì)樣品型號(hào)為ACS-3A，以準(zhǔn)確度M1等級(jí)的砝碼為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)；測(cè)試時(shí)的環(huán)境溫度為22.5℃，濕度為56%。

2.2 置零準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)

置零準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 置零準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)表

對(duì)于不具備擴(kuò)展指示裝置的秤，利用閃變點(diǎn)法確定其化整前的示值，化整前的零點(diǎn)誤差E0計(jì)算如式（1）所示：

式（1）中：E0-零點(diǎn)或零點(diǎn)附近的誤差，g；I0-零點(diǎn)或零點(diǎn)附近的示值，g；e-檢定分度值，g；ΔL-附加砝碼質(zhì)量，g；L0-零點(diǎn)或零點(diǎn)附近的砝碼質(zhì)量，kg。

2.3 稱(chēng)量實(shí)驗(yàn)

稱(chēng)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 稱(chēng)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

以1.5 kg 載荷加載時(shí)為例，化整前的誤差E和化整前的修正誤差Ec分別通過(guò)式（2）和式（3）計(jì)算：

式（2）和式（3）中：E-化整前的示值誤差，g；I-示值，g；L-載荷，kg。

2.4 偏載實(shí)驗(yàn)

偏載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3 所示。分別按照式（2）和式（3）計(jì)算每次稱(chēng)量化整前的誤差E和修正誤差Ec。

表3 偏載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.5 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

重復(fù)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4 所示。

表4 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

3 測(cè)量不確定度評(píng)定

對(duì)ACS-3A 電子計(jì)價(jià)秤，1.5 kg 稱(chēng)量點(diǎn)進(jìn)行不確定度評(píng)定，分項(xiàng)計(jì)算各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(L)

1.5 kg 稱(chēng)量點(diǎn)用的是1 kg 標(biāo)準(zhǔn)砝碼和500 g 標(biāo)準(zhǔn)砝碼疊加加載，所以最大允許誤差是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼最大允許誤差的疊加。查詢(xún)標(biāo)準(zhǔn)砝碼證書(shū)可得，1 kg 標(biāo)準(zhǔn)砝碼的最大允許誤差mpe(1 kg)是±50 mg，500 g 標(biāo)準(zhǔn)砝碼的最大允許誤差mpe(500 g)是±25 mg，服從均勻分布，具有因子k=[4]，則兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如式（4）：

3.2 電子計(jì)價(jià)秤示值測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(P)

用標(biāo)準(zhǔn)砝碼在重復(fù)性條件下對(duì)電子計(jì)價(jià)秤進(jìn)行10 次重復(fù)性測(cè)量，根據(jù)表4 中的化整前示值P數(shù)據(jù)，得到加載1.5 kg 時(shí)的化整前示值平均值為1499.64 g，采用A 類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定，利用貝塞爾公式可計(jì)算單次測(cè)量值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s(P)和電子計(jì)價(jià)秤示值測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(P)，分別如式（5）和式（6）所示：

3.3 電子計(jì)價(jià)秤分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d)

電子計(jì)價(jià)秤分度值d為1 g，電子計(jì)價(jià)秤分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d)按照式（7）：

根據(jù)JJF 1059.1-2012 規(guī)定，重復(fù)性和分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度取其較大者，由于u(L)>u(d)，因此選用重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(L)。

3.4 電子計(jì)價(jià)秤偏載引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e)

根據(jù)表3 可計(jì)算得到在偏載時(shí)，加載1.0 kg 時(shí)的化整前示值Pe為999.725 g，|ΔPe|max=0.1 g，則電子計(jì)價(jià)秤偏載引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(e)為：

3.5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc

由數(shù)學(xué)模型式（2），各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量相互獨(dú)立，參考文獻(xiàn)[5]計(jì)算得到靈敏系數(shù)的平方值為1，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc按照式（9）計(jì)算：

計(jì)算分項(xiàng)不確定度平方值對(duì)合成不確定度平方值的貢獻(xiàn)率，由標(biāo)準(zhǔn)砝碼、示值測(cè)量重復(fù)性和偏載引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度平方值分別占合成不確定度平方值的10.17%、79.19%和10.64%。

3.6 擴(kuò)展不確定度U

包含因子取k=2，擴(kuò)展不確定度[6]U由式（10）計(jì)算：

3.7 測(cè)量結(jié)果

對(duì)于1.5 kg 的載荷，測(cè)量得到的加載修正誤差和卸載修正誤差均為-0.3 g，加載測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度和卸載測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度U（k=2）均為0.3 g。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)最大稱(chēng)量為3 kg、檢定分度值為1 g 的電子計(jì)價(jià)秤的稱(chēng)量測(cè)試及稱(chēng)量點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果不確定度分析，得出合成不確定度主要由示值測(cè)量重復(fù)性引入，其平方值對(duì)合成不確定度平方值的貢獻(xiàn)率達(dá)79.19%；計(jì)算得到在1.5 kg 比對(duì)測(cè)量點(diǎn)的加載和卸載測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度均為0.3 g（k=2），符合檢定要求。為同類(lèi)電子計(jì)價(jià)秤檢定裝置測(cè)量不確定度評(píng)定提供參考，為計(jì)量器具的計(jì)量檢測(cè)校準(zhǔn)提供技術(shù)支持，保障儀器的正常運(yùn)行使用、量值準(zhǔn)確統(tǒng)一以及檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)，共同提升基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行效能和服務(wù)能力。