電子天平檢定過程中的注意事項及不確定度評定探討

【摘要】本文結合國家規(guī)程要求和實際工作經(jīng)驗，梳理了電子天平檢定過程中的注意事項，并以一臺210 g/0.01 mg的電子天平測量結果的不確定度評定為例進行探討。這樣的探討可以為計量檢定人員提供指導，讓他們注意在檢定過程中可能存在的問題，并嚴格按照計量檢定規(guī)程進行工作。

【關鍵詞】電子天平；檢定；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.03.072

Discussion on Precautions and Uncertainty Evaluation in the Calibration Process of Electronic

DU Xiaoman

（Xicheng District Metrology and Testing Institute of Beijing， Beijing 100055， China）

Abstract： This article combines national regulatory requirements and practical work experience to sort out the precautions in the calibration process of electronic scales， and takes the uncertainty evaluation of the measurement results of a 210 g/0.01 mg electronic balance as an example to explore. It further guides metrological calibration personnel to pay attention to possible problems in the calibration process， strictly follow metrological calibration regulations， and combine the comprehensive performance of electronic scales for calibration work.

Keywords： electronic balance；verification；uncertainty

電子天平是一種高精度的質量測量儀器，廣泛應用于國防、科研、工業(yè)生產等領域，具有稱量精度高、穩(wěn)定性好、響應速度快等優(yōu)點[1]。隨著電子天平在生產、科研、貿易和日常生活中的應用越來越廣泛，其測量的準確性和可靠性也變得越來越重要。電子天平檢定是一項復雜而又細致的工作。本文對檢定規(guī)程要求、注意事項和不確定度計算的具體實例進行分析和研究，以提高電子天平檢定效果，確保量值傳遞的準確可靠。

1電子天平檢定的規(guī)程要求

電子天平的檢定工作基本依據(jù)JJG 1036—2022《電子天平》[2]，其檢定項目主要有外觀檢查、偏載誤差、重復性、示值誤差、置零準確度和除皮稱量。

2電子天平檢定的注意事項

2.1電子天平安裝使用的環(huán)境要求

環(huán)境是電子天平計量檢定存在誤差的因素之一。電子天平很容易受到外界因素的干擾，因而在使用過程中對環(huán)境的要求十分嚴格。在對電子天平進行檢定時，應對溫度、濕度和氣壓等環(huán)境因素有嚴格要求[3]。

檢定規(guī)程規(guī)定應在穩(wěn)定的環(huán)境溫濕度下對電子天平進行檢定。環(huán)境溫度穩(wěn)定是指檢定期間記錄的最大溫差：對于Ⅰ級天平不超過1℃，對于Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級天平為規(guī)定溫度范圍的五分之一，且不大于5℃。而檢定規(guī)程規(guī)定，Ⅰ級天平相對濕度≤80%，Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級天平相對濕度≤85%。除了溫度和濕度外，還需要關注檢定過程中的振動、氣流、磁場及大氣中水汽凝結等其他影響量對檢定結果的影響因素。

對于標準砝碼的檢定室也要符合以下要求：1）遠離振動源和熱源。2）遠離磁場干擾。3）避免陽光照射天平，應選擇黑面紅里或其他可遮擋陽光的布料做窗簾。4）檢定室的門窗應密封，防止灰塵等對檢定的干擾。5）檢定室內有無空調，均不允許有能感覺到的氣流。6）檢定室的溫度要保持恒定，每4 h的溫度波動不得大于0.5℃。

2.2電子天平安裝前的清潔要求和外觀檢查

在檢定電子天平計量性能之前應進行外觀檢查，主要是查看電子天平上的計量器具標識，確認其是否標注在秤的明顯易見位置，是否在永久固定于秤體的銘牌上或在秤自身不可拆卸的部分上進行標注，檢查標志和標識是否清晰可辨、牢固可靠。計量器具標識內容包括：最大秤量（Max）、最小秤量（Min）、檢定分度值（e）、實際分度值（d）、制造商或商標、產品名稱、型號、用一個橢圓和橢圓里面符號表示的準確度等級、出廠編號等。環(huán)境會對檢定結果產生影響，因而檢定時室內應保持清潔，使用面積適度，不得過分擁擠。天平工作臺要平整、穩(wěn)固，具有良好的剛度，并具有一定的防振、隔振功能。同時要做好清潔工作，用清潔柔軟的麂皮或柔軟毛刷清潔天平秤盤，也可用潔凈柔軟的真絲綢布蘸少量無水乙醇去污。

2.3電子天平使用前的預熱準備

利用電子天平進行稱量前，必須先通電進行充分預熱，使磁通量與磁鋼達到熱平衡，從而保證天平的平衡。天平進行充分的預熱后，再運用天平的回零和去皮功能，使其顯示回零，讓天平處于可使用狀態(tài)。在實際檢定過程中，天平精度越高，預熱時間越長。對于實際分度值達到0.01 mg的電子天平，其預熱時間應保持在5 h以上；對于實際分度值達到0.001 mg的電子天平，其預熱時間應該在24 h以上[4]。

2.4電子天平使用前的預壓準備

電子天平經(jīng)過規(guī)定時間的預熱以后，不要立即進行稱量，而要通過短暫的加載、卸載為天平預壓。因為天平在較長時間沒有進行稱量時，傳感器是處于休眠狀態(tài)的，也就是說簧片正處在休止的狀態(tài)中，此時恢復性能不好，如果立即進行稱量，會使加載后的天平回零不佳，示值不穩(wěn)定，重復性較差。為電子天平進行預壓的正確方法是在天平的秤盤上放置相當于天平最大秤量的砝碼或物體，然后再卸載。這時傳感器的簧片從休眠狀態(tài)逐漸調整到工作狀態(tài)，從而使天平達到穩(wěn)定狀態(tài)，接下來就可以進行稱量。

2.5電子天平使用前的校準

電子天平一般都具有內部校準功能或外部校準功能。當電子天平開啟后示零，只能說明該天平的零位穩(wěn)定性是合格的，而不能說明該天平稱量的數(shù)據(jù)準確度與測試標準完全符合。因此，在檢定的過程中應按照說明書的操作程序進行校準，不能只看到天平示值為零就進行稱量。

電子天平的校準通常分為內校和外校。內校是指電子天平自帶的內部校準程序，檢定時通常只需按下“CAL鍵”，天平顯示“C”或“CC”，即進行內部自動校準。外校是指用標準砝碼對天平進行校準，通常是按下“CAL”鍵之后按照顯示器顯示的數(shù)值放置對應的標準砝碼，對天平進行校準。隨著天平的使用，內校砝碼值會因為環(huán)境等因素的影響發(fā)生變化，從而產生內校不合格的現(xiàn)象，這時就要對天平進行校準程序改寫，把內校改成外校，用標準砝碼給內校砝碼賦值之后再進行檢定工作。

2.6電子天平使用過程中的其他注意事項

使用過程中要保證檢定室內無風，輕拿輕放砝碼，控制合適的力度開關防風罩。對于要使用的砝碼，應該提前進行清潔處理，并保證清潔后不得改變砝碼的表面特性和質量溫度。清潔砝碼上的灰塵可用干凈的蒸餾水或無水乙醇進行清洗，砝碼清洗后，要經(jīng)過一定時間的穩(wěn)定才能進行檢定。

3不確定度評定

結合JJF 1847—2020《電子天平校準規(guī)范》[5]，以一臺210 g/0.01 mg的電子天平在100 g載荷點的測量不確定度評定為例進行探討。在本實例中，測量對象是型號為ME215S的電子天平，使用E2等級標準砝碼，在恒溫恒濕計量實驗室中進行。校準開始前溫度為21.7℃，相對濕度為53.1%，校準結束時溫度為22.0℃，相對濕度為55.3%。將被測電子天平提前調至水平狀態(tài)，電子天平提前通電5 h，使得電子天平充分預熱，達到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1示值誤差的標準不確定度

4結束語

本文從安裝使用的環(huán)境要求、安裝前的清潔要求和外觀檢查、使用前的預熱和預壓準備、使用前的校準及相關方面梳理了電子天平使用時的注意事項，進一步從電子天平的空載示值的化整誤差、加載示值的化整誤差度、重復性、不同載荷位置、示值誤差、空氣浮力、砝碼不穩(wěn)定性的不確定度來分析電子天平測量結果的不確定度。有助于幫助計量檢定人員了解產生檢定誤差的因素，提高電子天平檢定的準確性，確保量值傳遞的準確可靠。

【參考文獻】

[1]孫玉超.精密天平傳感器件力學性能分析與優(yōu)化[D].天津：天津大學，2017.

[2]電子天平：JJG 1036—2022[S].

[3]李連洪.電子天平計量檢定影響因素和解決對策[J].科技資訊，2014，12（18）：227，229.

[4]史夢遠，崔驪，黃殿忠，等.電子天平檢定中的問題探討[J].中國醫(yī)學裝備，2011，8（1）：38-40.

[5]電子天平校準規(guī)范：JJF 1847—2020[S].

【作者簡介】

杜曉曼，女，1986年出生，工程師，學士，研究方向為質量方面計量檢定。

（編輯：李加鵬）