基于Visual Basic對(duì)F2級(jí)砝碼不確定度評(píng)定的軟件設(shè)計(jì)

鄭建俊

(龍海市質(zhì)量計(jì)量檢驗(yàn)檢測(cè)所 福建 龍海 363100)

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基于Visual Basic對(duì)F2級(jí)砝碼不確定度評(píng)定的軟件設(shè)計(jì)

鄭建俊

(龍海市質(zhì)量計(jì)量檢驗(yàn)檢測(cè)所 福建 龍海 363100)

利用計(jì)算機(jī)VB語(yǔ)言的簡(jiǎn)易人機(jī)交互功能，給出F2級(jí)砝碼不確定度評(píng)定的思路與流程圖，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的不確定度評(píng)定軟件。

VB語(yǔ)言；F2級(jí)砝碼；不確定度；軟件設(shè)計(jì)

一、F2級(jí)砝碼不確定度評(píng)定分析

依據(jù)JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》[3]以及JJF1059.1-2012《測(cè)量不確定度評(píng)定和表示》國(guó)家計(jì)量規(guī)范，本所F2級(jí)砝碼的測(cè)量將用到的F1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼，其測(cè)量范圍1mg～500g(包括克組與毫克組)，其擴(kuò)展不確定度U≤(0.006～0.8)mg，包含因子k=2。

砝碼折算質(zhì)量的測(cè)量采用比較衡量法[4]，即ABA法；由此可得F2級(jí)砝碼測(cè)量的數(shù)學(xué)模型：

mB=mA+(VB-VA)(PK-P1,2)±ΔI×d

(1)

中：mB——被測(cè)砝碼的折算質(zhì)量，單位：g或mg；mA——標(biāo)準(zhǔn)砝碼的折算質(zhì)量，單位：g或mg；VB——被測(cè)砝碼的體積，單位：cm3；VA——標(biāo)準(zhǔn)砝碼的體積，單位：cm3；pk——測(cè)量時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際空氣密度，單位：g/cm3；p1,2——約定的標(biāo)準(zhǔn)空氣密度，單位：g/cm3；ΔI——被測(cè)砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的平衡位置的差值，單位：分度；d——數(shù)字指示衡器的實(shí)際分度值，單位：mg/分度。

設(shè)：mP=(VB-VA)(PK-P1,2)

(2)

則式(1)簡(jiǎn)化為：mB=mA+mp±ΔI×d

(3)

表A F2級(jí)砝碼的測(cè)量不確定度分量一覽表

由上表可知，F(xiàn)2級(jí)砝碼的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

(4)

有效自由度為

(5)

uc(mcr)所表征的概率分布近似為正態(tài)分布，所以F2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼折算質(zhì)量測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為

U(mct)=k·uc(mct)(6)

其中，k=tp(v)可按置信概率P及有效自由度veff(可取整為veff)查t分布表得到，P多數(shù)取95%。

二、軟件界面分析及設(shè)計(jì)

由于F2級(jí)砝碼有克組與毫克組，所以我們可以根據(jù)被測(cè)的砝碼值是克組還是毫克組來(lái)選取對(duì)應(yīng)檢測(cè)用的電子天平，由于我所就兩臺(tái)電子天平分別測(cè)F2級(jí)砝碼的克組與毫克組，因此我們可以在得知被測(cè)砝碼值大小時(shí)，就可得知選用天平的實(shí)際分度值大小，因此可知天平鑒別力所引起的不確定度分量ud。

根據(jù)公式(3)可知，空氣浮力的不確定度分量u(mp)與被測(cè)砝碼和標(biāo)準(zhǔn)砝碼以及空氣三者的密度有關(guān)，因?yàn)檫@些密度數(shù)據(jù)是固定的，所以被測(cè)的砝碼相對(duì)應(yīng)的空氣浮力引入的不確定度分量也是相對(duì)固定的(F2等級(jí)毫克組砝碼材料密度不做要求)。

標(biāo)準(zhǔn)砝碼引起的不確定度分量u(mcr)由標(biāo)準(zhǔn)砝碼的擴(kuò)展不確定度及砝碼質(zhì)量的不穩(wěn)定性引起，根據(jù)JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》可得相應(yīng)被測(cè)砝碼值所選用的F1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼最大擴(kuò)展不確定度為該砝碼相鄰兩個(gè)周期檢定結(jié)果之差的最大允許誤差的三分之一，采用B類(lèi)方法評(píng)定，可以得知相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)砝碼不確定度分量。

軟件可以根據(jù)選取的標(biāo)準(zhǔn)砝碼值來(lái)確認(rèn)被測(cè)砝碼是克組還是毫克組，并直接選取相應(yīng)的天平和天平的分度值。軟件界面如下圖所示。

圖 F2級(jí)砝碼不確定度計(jì)算軟件界面

打開(kāi)軟件，輸入被測(cè)砝碼的10個(gè)測(cè)量值，可以得到被測(cè)砝碼重復(fù)性引起的不確定度分量、標(biāo)準(zhǔn)砝碼不確定度分量、空氣浮力不確度分量以及天平鑒別力引起的不確定度分量，最終得到被測(cè)砝碼的合成不確定度；根據(jù)自由度取值計(jì)算擴(kuò)展不確定需要的置信概率P的值。然后可以得到被測(cè)砝碼值的擴(kuò)展不確定度u(mct)。一次計(jì)算完畢后，可以點(diǎn)擊清除，重新開(kāi)始。具體程序源代碼在此不做贅述。

三、應(yīng)用實(shí)例

我們對(duì)F2級(jí)100g標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行檢測(cè),重復(fù)10次測(cè)量值分別是：100.0001g，100.0002g，100.0001g，100.0001g，100.0002g，100.0001g，100.0002g，100.0002g，100.0001g，100.0002g。

四、結(jié)論

設(shè)計(jì)軟件界面清晰，操作方面，經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證，其功能符合需求，能夠準(zhǔn)確完成擴(kuò)展不確定度和有效自由度的計(jì)算。因此我們可以利用visual basic將不確定度評(píng)定工作從繁瑣的手工計(jì)算變?yōu)橛?jì)算機(jī)軟件處理，從而大大提升工作的準(zhǔn)確性和高效性。

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范.JJF1059.1-2012.測(cè)量不確定度評(píng)定和表示.國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā),2012-12-03

[2]林卓然.VB語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)(第2版).電子工業(yè)出版社,2009-01-01:25

鄭建俊(1984-)，福建莆田人，畢業(yè)于莆田學(xué)院，本科，工程師，研究方向:民生計(jì)量和強(qiáng)制檢定。