動態(tài)(礦用)提升秤的校準方法探討及測量不確定度的評定*

王 瑞

(甘肅省產品質量監(jiān)督檢驗西部分中心，張掖 734000)

0 引言

動態(tài)(礦用)提升秤(行業(yè)中通常稱為天輪式稱重裝置)是一種礦井口以提升形式使用的、對礦車或礦斗質量進行動態(tài)稱量的衡器，用于政府監(jiān)控垂直礦井礦產量的新型計量器具，目前尚無國家和地方校準規(guī)范，按照計量法律、法規(guī)的要求，必須對安裝使用的動態(tài)(礦用)提升秤進行校準。本文介紹一種校準方法，并對該校準方法的測量不確定度進行了分析。

1 動態(tài)(礦用)提升秤的結構和工作原理

動態(tài)(礦用)提升秤由一套天輪式專用稱重模塊、控制柜、防雷部件等構成，安裝在垂直升降的礦井口。其工作原理將稱重傳感器放在天輪的軸承座下方，當?shù)V斗被垂直提升至礦井時，動態(tài)稱量礦斗的重量，并將稱量數(shù)據發(fā)至政府的監(jiān)管部門。

2 校準方法

2.1 校準設備

1)校準用計量標準器具必須符合校準要求規(guī)定的M1等級砝碼。

2)符合企業(yè)運輸要求、質量穩(wěn)定的礦斗，其裝載物的性質和正常稱量物一致或相似，可作為約定量值的標準礦斗。標準礦斗可用經過計量檢定合格的衡器稱出。

2.2 校準項目和校準方法

2.2.1 校準方法的選擇

校準方法分為靜態(tài)稱量校準和動態(tài)稱量校準。如果動態(tài)(礦用)提升秤具有靜態(tài)功能時，才需要靜態(tài)稱量校準；如果動態(tài)(礦用)提升秤不具有靜態(tài)功能，可以不進行靜態(tài)稱量校準。

2.2.2 靜態(tài)稱量校準

靜態(tài)稱量校準應當按照JJG 555—1996《非自動衡器通用檢定規(guī)程》要求進行靜態(tài)稱量校準，包括置零準確度、去皮準確度、偏載、稱量以及重復性的校準。

2.2.3 動態(tài)稱量校準

1)參考礦斗及校準載荷的選擇

校準使用的參考礦斗應選取代表性的礦斗，應當選擇磨損輕，各部件完整的礦斗作為參考礦斗。參考礦斗所代表的校準載荷應覆蓋動態(tài)(礦用)提升秤的稱量范圍，即空載至最大秤量，如果實際使用的載荷達不到最大秤量，可以采用常用秤量。

具體選擇校準載荷時，選取空載、1/2最大秤量、最大秤量，主要考察動態(tài)(礦用)提升秤的整個稱量范圍的準確性。

2)參考礦斗質量的約定量值

參考礦斗質量的約定量值，通過對礦斗稱量可得到，在檢定合格的稱量衡器上予以確定。稱量時應保證礦斗處于靜止狀態(tài)，并全部置于衡器上，對參考礦斗稱量3次，取3次稱量結果的算術平均值作為礦斗質量的約定量值。

采用標準砝碼作為載荷，可以按照上述方法確定參考礦斗質量的約定量值，再與所加的標準砝碼質量相加即為參考礦斗質量的約定量值。

3)動態(tài)稱量誤差校準

按照上面確定的礦斗進行動態(tài)稱量誤差校準，對礦斗的每種載荷均進行10次動態(tài)稱量，且速度每次都勻速相等，記錄動態(tài)校準時參考礦斗質量，并按照式(1)計算動態(tài)(礦用)提升秤稱量誤差Ei：

(1)

式中:i為承載器容器動態(tài)稱量的次數(shù)，i=1,2,3，…，n，n=10；Mdi為承載器容器第i次動態(tài)稱量質量示值；Mref為承載器容器的約定真值。

3 動態(tài)(礦用)提升秤測量結果不確定度評定

用于M1等級標準砝碼校準動態(tài)(礦用)提升秤稱量結果的不確定度評定，采取直接比較法，用砝碼直接加載、卸載的方式，分段稱量示值與標準砝碼之差即為提升秤的示值誤差。

3.1 數(shù)學模型

ΔM=M-M0

式中：ΔM為提升秤稱量誤差；M為提升秤的示值；M0為砝碼的質量。

靈敏系數(shù)：

c1=?ΔM/?M=1c2=?ΔM/?M0=-1

3.2 不確定度來源及評定

3.2.1 不確定度來源

標準裝置在測量提升秤時的不確定度來源見表1。

表1標準裝置在測量提升秤時的不確定度來源

3.2.2 評定各輸入量的標準不確定度

1)計算重復測量引入的不確定度分量u(M1)

選一臺具有約定量值的砝碼礦斗作為被測對象，速度為≤5km/h，且勻速。在1000kg點重復測量10次，得到10個觀測值(被測顯示讀數(shù)和砝碼礦斗標準值之間的差值)：10，-20，0，10，0,0，-30，0,0,10 kg。10次測量結果的平均值為998kg，最大示值誤差為-30kg。得到標準偏差:

以10次測量的平均值作為測量結果,所以：

2)計算顯示分辨力引入的不確定度分量u(M2)

數(shù)字示值的分度值為d=10kg，顯示分辨力為1d，無法采用“閃變點法”，故由被測提升秤數(shù)字示值分辨力引入的測量不確定度分量：

3)標準器M0引入的不確定度分量u(M0)

所使用稱量衡器在500kg，最大允許誤差為|MPE|=0.5kg，其標準不確定度：

3.3 合成標準不確定度uc(y)

1)擴展不確定度

取包含因子：k=2，U=kuc(y)=2×5=10kg，相對擴展不確定度Ur=1%

2)動態(tài)稱量校準結果

動態(tài)(礦用)提升秤最大示值誤差為-3.0%,相對擴展不確定度Ur=1%，k=2。

3.4 測量不確定度報告與表示

Ur=1%，k=2

4 結束語

通過對多家企業(yè)使用的動態(tài)(礦用)提升秤進行校準，經使用單位驗證，結果表明：校準方法科學合理、切實可行。

[1] JJG 555—1996非自動秤通用檢定規(guī)程[S].北京：中國計量出版社，1997

[2] JJF 1001—2011通用計量術語及定義技術規(guī)范[S].北京：中國質檢出版社，2012

[3] JJF 1059—1999 測量不確定度評定與表示[S].北京：中國計量出版社，1999

[4] 倪育才.實用測量不確定度評定[M].北京：中國計量出版社，2008

[5] 李慶忠，李宇紅.計量不確定度評估要點[J].計量技術.2003(1)