檢定分度值e對電子天平檢定結(jié)果的影響分析

徐亞迪(合肥市計(jì)量測試研究院 安徽合肥 230088)

電子天平是依據(jù)電磁力平衡重力原理而研制開發(fā)的計(jì)量器具。一般而言，由于其具有稱量準(zhǔn)確可靠、顯示快速清晰、靈敏度高的基本特點(diǎn)，故而在科學(xué)研究、貿(mào)易結(jié)算、醫(yī)療衛(wèi)生等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，所以確保電子天平的基本性能符合使用要求就顯得尤為重要。為保證量值準(zhǔn)確可靠，電子天平一般須經(jīng)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定合格后方可使用。根據(jù)JJG 1036-2008檢定規(guī)程，要對一臺(tái)電子天平的計(jì)量性能進(jìn)行綜合判斷，往往取決于偏載、重復(fù)性及示值誤差的檢定等多項(xiàng)指標(biāo)。但無論是檢定過程還是檢定結(jié)果的確認(rèn)，檢定分度值e的作用都極為關(guān)鍵。

1 電子天平檢定規(guī)程相關(guān)計(jì)量性能要求

JJG 1036-2008電子天平檢定規(guī)程中，與檢定分度值e相關(guān)的計(jì)量性能要求如下：

1.1 實(shí)際分度值(d)：

這一數(shù)值指的是最小可讀到的兩個(gè)相鄰示值之差。

1.2 檢定分度值(e)：

這一數(shù)值指的是以質(zhì)量單位來表示、用于劃分天平級別并進(jìn)行計(jì)量檢定的值。檢定分度值e一般由生產(chǎn)商根據(jù)表1確定。

1.2.1 檢定分度值e通?？扇∠铝行问剑?/p>

1×10k或2×10k或5×10k， k為正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零。

1.2.2 檢定分度值e由下式規(guī)定：

d≤e≤10d，在一般情況下，還應(yīng)滿足e=10kkg，其中k取正整數(shù)、負(fù)整數(shù)或零。

1.3 天平準(zhǔn)確度級別與e的關(guān)系

見表1。

表1 天平準(zhǔn)確度級別與e的關(guān)系

1.4 最大允許誤差(MPE)

加載或卸載時(shí)的MPE見表2。

表2 最大允許誤差(MPE)

1.5 示值誤差計(jì)算方法

當(dāng)檢定分度值e小于實(shí)際分度值d的5倍時(shí)，為了消除任何包含在數(shù)字示值中化整誤差，檢定人員應(yīng)先確定天平修約前的示值，計(jì)算公式如下：

(1)

式中：P—修約前的示值；I—天平的示值；△L—附加砝碼值。

E=P-L

(2)

式中：E—化整前的示值誤差；L—載荷值。

Ee=E-E0

(3)

式中：Ee—化整前的修正誤差；E0—零點(diǎn)或零點(diǎn)附近的誤差。

當(dāng)檢定分度值e不小于實(shí)際分度值d的5倍時(shí)，檢定人員不需要考慮化整誤差的影響，不使用附加砝碼，則(1)式中和相等，直接將天平的示值代入(2)、(3)式計(jì)算。

2 檢定分度值e對電子天平計(jì)量性能的影響

對于某些型號的電子天平，從銘牌可以看出，生產(chǎn)廠選定的檢定分度值e不滿足d≤e≤10d。規(guī)程允許按照銘牌標(biāo)注的檢定分度值e進(jìn)行檢定，但檢定結(jié)果會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)變化；所以，無論計(jì)量檢定員還是天平使用人員都需要關(guān)注。

現(xiàn)選取METTLER TOLEDO品牌XS105型電子天平與XSR105型電子天平對比說明。設(shè)備銘牌標(biāo)注的計(jì)量性能對比，參見表3。

表3 XS105型與XSR105型電子天平計(jì)量性能對比

2.1 對最小秤量的影響

根據(jù)表1要求，Ⅰ級天平最小秤量為100 e，結(jié)合表注分別計(jì)算兩種型號天平的最小秤量。

對于XS105型電子天平，0.1 mg≤e<1 mg，最小秤量用100e計(jì)算，為10 mg；對于XSR105型電子天平，e=1 mg，需要按表注要求用d代替e計(jì)算最小秤量，即用100 d計(jì)算，為1 mg。故兩款實(shí)際分度值d相同的電子天平，經(jīng)計(jì)算得到不同的最小秤量，銘牌標(biāo)注的檢定分度值e更大的最小秤量反而更小。

2.2 對最大允許誤差的影響

電子天平的最大允許誤差以分段形式表示，按照表2要求對XS105型與XSR105型電子天平進(jìn)行分段，并將分段結(jié)果和各段的最大允許誤差分別用檢定分度值e和實(shí)際質(zhì)量值表示，并記錄于表4、表5中。

表4 XS105型電子天平(e=0.1mg)最大允許誤差

表5 XSR105型電子天平(e=1mg)最大允許誤差

與XS105型電子天平相比，XSR105型電子天平放大了檢定分度值e，這就導(dǎo)致全稱量范圍最大允許誤差相應(yīng)放大，在一定程度上降低了準(zhǔn)確度要求。對于客戶而言，兩種型號天平經(jīng)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定，結(jié)論均有可能為Ⅰ級合格，但是判定標(biāo)準(zhǔn)即以實(shí)際質(zhì)量值表示的最大允許誤差并不相同。

3 檢定分度值e對電子天平示值誤差檢定方法的影響

依據(jù)檢定規(guī)程要求，當(dāng)電子天平的實(shí)際分度值d大于1/5檢定分度值e時(shí)，應(yīng)當(dāng)先檢測使用附加砝碼確定天平修約前的示值，以消除任何包含在數(shù)字示值中化整誤差。

現(xiàn)選取METTLER TOLEDO品牌ML4002/02型與ML4001/02型電子天平對比說明。設(shè)備銘牌標(biāo)注的計(jì)量性能對比見表6。

表6 ML4002/02型與ML4001/02型電子天平計(jì)量性能對比

對于ML4002/02型電子天平，e=10d，不滿足d>1/5e，檢定員可直接根據(jù)(2)、(3)式計(jì)算示值誤差；對于ML4001/02型，e=d，滿足d>1/5e，檢定員可根據(jù)(1)、(2)、(3)式先使用附加砝碼確定天平修約前的示值，消除任何包含在數(shù)字示值中化整誤差，再計(jì)算示值誤差。

由檢定結(jié)果可知，雖然實(shí)際分度值d相差10倍(即ML4002/02型電子天平比ML4001/02型多顯示一位)，但因?yàn)闄z定分度值e的影響，檢定過程中通過使用附加砝碼消除了化整誤差，所以最終兩種型號天平的最大允許誤差要求是一致的。

4 結(jié)語

概言之，電子天平檢定，必須在一個(gè)較為穩(wěn)定的測試環(huán)境中進(jìn)行，這樣才能去除外觀因素對其結(jié)果的影響。而計(jì)量檢定員在檢定時(shí)，應(yīng)明確被檢電子天平檢定分度值e和實(shí)際分度值d的倍數(shù)關(guān)系，嚴(yán)格按照檢定規(guī)程要求，合理選擇示值誤差檢定方法。在設(shè)備經(jīng)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定后，電子天平使用人員應(yīng)對檢定證書進(jìn)行計(jì)量確認(rèn)。除關(guān)注檢定結(jié)論外，使用人員還必須明確最小秤量，并使用檢定分度值e計(jì)算全稱量范圍內(nèi)各段以實(shí)際質(zhì)量值表示的示值誤差，確認(rèn)其是否符合預(yù)期使用要求。