連續(xù)累計自動衡器（皮帶秤）模擬載荷示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定

段衛(wèi)東+魏曉光

摘 要：主要介紹了連續(xù)累計自動衡器模擬載荷示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定，以期為相關(guān)人員提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：皮帶秤；模擬載荷；示值誤差；不確定度評定

中圖分類號：TH715.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.119

1 概述

1.1 測量依據(jù)

測量依據(jù)JJG 195—2002《連續(xù)累計自動衡器（皮帶秤）檢定規(guī)程》（以下簡稱《規(guī)程》）。

1.2 測量環(huán)境條件

測量溫度：-10～+40 ℃。

1.3 測量標準及其主要計量特性

使用專用砝碼（模擬載荷），其質(zhì)量最大允許相對誤差為±0.05%.

1.4 被測對象及其主要性能

被測對象：準確度0.5級皮帶秤，最大允許示值相對誤差為±0.5%.

1.5 測量項目與測量方法

在規(guī)定條件下，使用專用砝碼（模擬載荷）對皮帶秤加載，讀取皮帶秤穩(wěn)定運行3整圈的連續(xù)累計值與模擬載荷的理論計算值之差即為該皮帶秤的示值誤差。

2 數(shù)學模型

式（1）中：δ為示值誤差；I為皮帶秤示值；T為模擬載荷累計值。

3 不確定度的傳播

式（2）中：

所以有：

4 分量標準不確定度

4.1 輸入量I引起的不確定度分量urel（I）

根據(jù)《規(guī)程》要求，輸入量I引起的不確定度分量urel（I）由以下4個不確定度分項構(gòu)成。

4.1.1 重復(fù)性誤差引起的不確定度分量urel（I1）

根據(jù)《規(guī)程》關(guān)于重復(fù)性的最大允許誤差要求來評定，即用B類方法評定。0.5級皮帶秤的重復(fù)性最大允許相對誤差為±0.1%，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定

度為：

u（I1）= ×100%=0.058%.

4.1.2 零點誤差引起的不確定度分量u（I2）

根據(jù)《規(guī)程》關(guān)于零點的最大允許誤差要求來評定，即用B類方法評定。0.5級皮帶秤的零點最大允許相對誤差為±0.05%，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

u（I2）= ×100%=0.029%.

4.1.3 鑒別力誤差引起的不確定度分量u（I3）

根據(jù)《規(guī)程》關(guān)于置零顯示器鑒別力的最大允許誤差的要求來評定，即用B類方法評定。0.5級皮帶秤的置零顯示器鑒別力最大允許相對誤差為±0.05%，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

u（I3）= ×100%=0.029%.

4.1.4 最大偏差引起的不確定度分量u（I4）

根據(jù)《規(guī)程》關(guān)于零載荷的最大偏差的最大允許誤差的要求來評定，即用B類方法評定。0.5級皮帶秤的零載荷的最大偏差最大允許相對誤差為±0.18%，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

u（I4）= ×100%=0.104%.

標準不確定度u（I）的計算式為：

將數(shù)據(jù)代入公式（4）中得：urel（I）≈0.126%.

4.2 輸入量T引起的不確定度分量urel（T）

經(jīng)分析，輸入量T引起的不確定度分量urel（T）由以下3個不確定度分項構(gòu)成。

4.2.1 不確定度分項一

在對專用砝碼質(zhì)量誤差引起的標準不確定度分量于輸入量urel（T1），專用砝碼（模擬載荷）經(jīng)過校準，其質(zhì)量最大允許相對誤差為±0.05%.采用B類方法評定，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

urel（T1）= ×100%≈0.029%.

4.2.2 不確定度分項二

對于皮帶秤秤量長度等幾何參數(shù)測量誤差引起的標準不確定度分量與輸入量u（T2），測量標準的主要設(shè)備為1級鋼卷尺（50 m），最大允許相對誤差為±0.01%，測量重復(fù)性誤差不超過1 mm可以忽略不計。采用B類方法評定，估計為均勻分布，取包含因子k= ，則標準不確定度為：

u（T2）= ×100%≈0.006%.

4.2.3 不確定度分項三

在對皮帶秤回轉(zhuǎn)周期等時間參數(shù)測量誤差引起的標準不確定度分量與輸入量u（T3），測量標準主要設(shè)備為電子秒表（分度數(shù)0.01 s），最大允許誤差為±0.1 s。做重復(fù)性試驗，對皮帶秤滾筒的回轉(zhuǎn)周期連續(xù)測量10次（每一百周計時1次），數(shù)據(jù)如下：

實際測量中最長計時時間為250 s，則標準不確定度為：

urel（T3）=0.13 s/250 s=0.052%.

標準不確定度urel（T）的計算式為：

將數(shù)據(jù)代入公式（7）中得：urel（T）≈0.060%.

5 合成標準不確定

合成標準不確定度的計算式為：

將數(shù)據(jù)代入公式（8）中得：

6 擴展不確定度

取包含因子k=2，得到：

Urel=k×urel（δ）=2×0.140%=0.28%.

7 不確定度一覽表

不確定度一覽表見表1.

8 應(yīng)用指南

在規(guī)范化的常規(guī)測量中，本測量不確定度評定結(jié)果可直接用于重復(fù)性條件下或復(fù)現(xiàn)性條件下的皮帶秤模擬載荷示值誤差的校準測量。

〔編輯：劉曉芳〕