電子天平稱量質(zhì)量的不確定度評定

楊紅亮 楊春武

【摘??要】隨著社會的不斷進(jìn)步以及科技技術(shù)水平的不斷提升，有效的促進(jìn)了我國電子工程技術(shù)的發(fā)展。而技術(shù)的創(chuàng)新也有效的簡化了天平的操作，并且還縮短了天平的稱量時間。因此，電子天平的使用能夠適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境，故其可直接應(yīng)用于生產(chǎn)過程中。其中，電子天平的稱量原理主要就是通過作用于物體上的重力來確定物體的質(zhì)量，并采用數(shù)字指示來輸出測量結(jié)果。而做好電子天平秤量質(zhì)量的不確定度評定工作，就能在一定程度上有效的提高測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，確保能夠降低測量誤差。

【關(guān)鍵詞】電子天平;秤量質(zhì)量;不確定度;評定

引言

電子天平具有秤量迅速、使用方便等優(yōu)勢，故其受到了各個行業(yè)的廣泛應(yīng)用。而電子天平秤量的不確定度是影響測量結(jié)果的主要因素，倘若不做好評定工作，就會給最終測量結(jié)果的精準(zhǔn)性帶來影響。因此，我們就應(yīng)合理的評定電子天平秤量質(zhì)量的不確定度，確保能夠有效的降低秤量結(jié)果的誤差，充分的發(fā)揮出電子天平的使用優(yōu)勢，以此就能更好的為各個行業(yè)的發(fā)展提供服務(wù)。本文就針對電子天平秤量質(zhì)量的不確定度評定展開具體的分析與討論。

一、電子天平檢定概述

為了有效的降低測量結(jié)果的誤差，提高測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，在開展電子天平工作之前，就應(yīng)按照計(jì)量行業(yè)的有關(guān)檢定過程來有效的對天平開展準(zhǔn)確度的測量和校準(zhǔn)工作，避免給后續(xù)計(jì)量工作的展開帶來影響。因此，在具體開展檢定工作時，檢定工作人員就應(yīng)嚴(yán)格的遵循檢定標(biāo)準(zhǔn)，并設(shè)計(jì)較為合適的檢定方法，確保實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高效化處理。其中，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升以及科技技術(shù)的不斷創(chuàng)新，就在一定程度上增加了現(xiàn)代產(chǎn)品的計(jì)量檢定內(nèi)容。而就針對當(dāng)前的計(jì)量檢定工作而言，其檢定內(nèi)容主要分為：計(jì)量單位、計(jì)量器具、量值傳遞、檢驗(yàn)物理常量以及檢驗(yàn)不確定度和數(shù)據(jù)處理等多個部分。其中，實(shí)現(xiàn)計(jì)量單位的讀取復(fù)現(xiàn)計(jì)量基準(zhǔn)器具是在檢定時所采用的主要計(jì)量器具。但是，檢定工作的展開還受多項(xiàng)因素的影響，像：計(jì)量器具的準(zhǔn)確性、計(jì)量樣品選取的合理性以及檢測數(shù)據(jù)的處理狀況都是影響電子天平測量結(jié)果的主要因素。

其中，在對電子天平秤量質(zhì)量的不確定度進(jìn)行評定時，主要采用的測量方法為直接比較法。在檢定時，首先應(yīng)在天平上放置標(biāo)準(zhǔn)砝碼，當(dāng)天平的力矩達(dá)到平衡后，來讀取天平的平衡位置，此時所讀取的位置值即是測量天平秤量標(biāo)準(zhǔn)的砝碼值。其中，電子天平在檢定過程中的隨機(jī)性和系數(shù)效應(yīng)都會導(dǎo)致最終測量的不確定度，而導(dǎo)致這一狀況出現(xiàn)的主要原因是由于標(biāo)準(zhǔn)砝碼的不確定度、電子天平的計(jì)量性能和環(huán)境條件等因素造成的。因此，在檢定時，主要有兩類標(biāo)準(zhǔn)測量標(biāo)準(zhǔn)：第一類為A類，該類標(biāo)準(zhǔn)的不確定度主要是以測量值的平均值來作為被測量值的估計(jì)，并且根據(jù)平均值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差來測量出最終測量結(jié)果的不確定度。而B類的不確定度較A類不同的是：其可以通過標(biāo)準(zhǔn)砝碼所提供的檢定標(biāo)準(zhǔn)證書上的不確定度和國家標(biāo)準(zhǔn)所給出的重復(fù)性而進(jìn)行最終確定。

二、評定過程

在評定電子天平秤量質(zhì)量的不確定度時，所參考的測量依據(jù)主要為：JJG1036-2008《電子天平檢定規(guī)程》，而測量標(biāo)準(zhǔn)主要就是依據(jù)JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》中所給出的200g砝碼的擴(kuò)展不確定度而確定的。其中，該項(xiàng)檢定工作開展的主要參考的環(huán)境溫度為：（20±1）℃，相對濕度為（40-60）%RH。在測量時，所測量的對象主要為：電子天平SartoriousBSA224S，最大量程為220g，d=0.0001g，出廠編號為25792390。整個測量過程主要采用的是直接測量法。

三、評定電子天平稱量質(zhì)量不確定度的方法

（一）、重復(fù)性誤差的測量

在測量重復(fù)性誤差時，主要就是在開展重復(fù)性測量實(shí)驗(yàn)時，用電子天平的最大載荷或者電子天平的二分之一載荷來對天平進(jìn)行反復(fù)測量，確保能夠測量出所存在的誤差。而為了有效的提高測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，所測量的次數(shù)應(yīng)不少于6次，否則就會影響最終的測量結(jié)果。經(jīng)過測量可知，該類不確定度的測量主要屬于A類，此時我們就可以采用極差法來計(jì)算出重復(fù)性誤差vr：vr=Imax-Imin，其中，Imax主要表示平衡位置的最大值，而Imin則表示平衡位置的最小值。在具體測量時，倘若對天平重復(fù)測量9次，當(dāng)測量值接近正態(tài)分布規(guī)律時，在計(jì)算測量結(jié)果的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差時，就可采用如下的評定方式，即：s=（xi）=vr/C=012/2197=01067mg=ur，其中，C為極差系數(shù)【1】。

（二）、線性誤差的測量

線性誤差的不確定度主要由：線性誤差不確定度和加載標(biāo)準(zhǔn)砝碼不確定度兩部分確定的。其中，在具體檢定時，通常采用最大加載砝碼的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來計(jì)算uA。而在對線性誤差進(jìn)行測量時，通常是采用E2標(biāo)準(zhǔn)，此時最大的加載砝碼為200g，而根據(jù)砝碼的檢定規(guī)程可知，砝碼質(zhì)量所依據(jù)的主要誤差為13mg。

（三）、檢定測量的注意事項(xiàng)

誤差是在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時所不可避免的。測量過程中出現(xiàn)失誤、測量儀器本身所具備的誤差以及實(shí)驗(yàn)方法所存在的缺陷都會給最終的測量結(jié)果帶來影響。因此，在展開相應(yīng)的檢定測量實(shí)驗(yàn)時，就應(yīng)控制相應(yīng)的操作行為，確保能將誤差控制在合理的范圍之內(nèi)，以此才能提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。實(shí)驗(yàn)人員在開展實(shí)驗(yàn)時，就應(yīng)確保計(jì)讀時間的誤差不超過標(biāo)準(zhǔn)表準(zhǔn)確度等級的1/10，此時就能有效的降低測量結(jié)果的誤差率。而在每一負(fù)載下，對應(yīng)至少展開兩次測量工作，并取平均值來作為最終的測量結(jié)果，倘若算得的相對誤差等于基本誤差限的80%-120%，此時應(yīng)再次進(jìn)行測量，并將這兩次和前兩次測量的平均值作為測量結(jié)果。此時，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，儀器在使用時會由于結(jié)構(gòu)磨損等原因而出現(xiàn)偏差，此時就會產(chǎn)生計(jì)量偏差。因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)計(jì)算時，就應(yīng)將變差計(jì)入到誤差計(jì)算的過程中，確保提高最終測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。而當(dāng)測量完誤差之后，還應(yīng)將被檢表放置在室溫下24h，等處于標(biāo)準(zhǔn)條件后，且當(dāng)溫度處于平衡后，對基本誤差進(jìn)行再次測量，且測量的結(jié)果不應(yīng)超過該表的基本誤差限。

結(jié)論

不斷的做好電子天平稱量質(zhì)量的不確定度的評定工作，對于有效的提高天平測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，提高電子天平的使用質(zhì)量以及充分的發(fā)揮出電子天平的使用優(yōu)勢，給各個行業(yè)的發(fā)展提供服務(wù)都具有至關(guān)重要的作用。因此，就應(yīng)首先認(rèn)識與了解電子天平檢定概述，進(jìn)而對評定過程以及評定電子天平稱量質(zhì)量不確定度的方法展開論述，確保能夠有效的提高電子天平測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，有效的降低測量誤差，以此就能提高電子天平的應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]王開宇，張露月，王雪梅，左惠君，吳帥.電子天平稱量質(zhì)量的不確定度評定[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39（18）：40-42.

作者簡介：

楊紅亮（1973.05-）男;漢;新疆沙灣人;中級職稱;大專學(xué)歷，研究方向：質(zhì)量檢測。

（作者單位：沙灣縣質(zhì)量與計(jì)量檢測所）