多分度秤测量结果的不确定度评定.pdf

57李金龙等：多分度秤测量结果的不确定度评定计量检定多分度秤测量结果的不确定度评定李金龙，李先国（山东煤炭科技研究院分公司【计量检测中心】，山东邹城2 7 35 0 0）【摘要】多分度秤是只有一个称量范围，且该称量范围又由不同分度值分成几个局部称量范围的一种秤，在对其进行测量结果不确定度评定过程中需要确定检定载荷点和分度值，测量结果的不确定度需满足特定关系时，才可进行相应的符合性评定。【关键词】多分度秤；不确定度评定；载荷点；分度值【D O I 编码】10.39 6 9/j.issn.1674-4977.2023.05.018Evaluation of Uncertainty in theMeasurement Results of Multi Graduation ScalesLI Jinlong,LI Xianguo(Shandong Coal Science and Technology Research Institute Branch Measurement and Testing Center,Zoucheng 273500,China)Abstract:A multi graduation scale is a type of scale that has only one weighing range and is divided into several local weighing rangesby different graduation values.In the process of evaluating the uncertainty of measurement results,it is necessary to determine thecalibration load point and graduation value.When the uncertainty of measurement results meets a specific relationship,correspondingconformity evaluation can be conducted.Key words:multi graduation scale;uncertainty assessment;load point;graduation value0引言多分度称作为一种数字指示秤，是一种分度值随着称量的增大而自行变化的秤。它的特点是使秤具有较大的称量能力和在小称量上具有较高的分辨力，从而使秤能满足较宽的适用范围。在日常检定过程中，需要确定多分度称的检定载荷点和分度值，当测量结果的不确定度需满足特定关系时，才可进行相应的符合性评定。1概述1.1测量依据JJG5392016数字指示称检定规程1.2环境条件环境温度（19 2 1）C；环境湿度为常湿；无强磁无振动。1.3计量标准M1等级标准码：1)规格：5 0 0 g、2 k g、5 k g、10 k g、2 0 k g码若干，最大允许误差为0.0 2 5 g、0.1g、0.2 5 g、0.5 g、1g；规格：5 0 0 mg、1g 附加码若干，最大允许误差为0.8mg、1.0 mg。1.4被测对象ACS-30多分度秤，最大称量30 kg/15kg，检定分度值10g/5g，中准确度等级，其最大允许误差如表1所示。表1多分度秤最大允许误差单位：g称量范围最大允许误差0m2500(0500e)2.52500 500er2000el)5.0100002000e3000et)7.5150001500e2000e2)10200002000e23000e2)15注：表中检定分度值e=5g.e=10g注：表中检定分度值ei=5g,e2=10g。58BRAND&STANDARDIZATION品牌与标准化2023年第5 期1.5测量过程该多分度秤称量是从零点逐步施加码至最大称量，并以同样的方法逆顺序将码卸至零点，在加、卸码时，应逐渐递增或逐渐递减。1.6不确定度评定点的确定依据称量范围和最大允许误差可以确定该秤的检定点分别为5 0 0 ei、2 0 0 0 e l、30 0 0 e i、2 0 0 0 e i、30 0 0 e i，即2.5 kg、10 k g、15kg、2 0 k g、30 k g。所以该多分度秤的不确定度在2.5 kg、10kg、15 k g、2 0 k g、30 k g 五个不同的称量点进行评定。2测量模型E=P-L=I=0.5e-L-L(1)式中,E为化整前的误差；P为化整前的示值；L为附加载荷；L为载荷。3方差和灵敏度系数由公式（1）得方差传播公式为：u(E)=ciu(I)+cu?(L)+csu(L)(2)式中，u（E)为示值误差的测量不确定度；u(I)为由多分度称示值引人的不确定度分量；u(L)为由标准码引人的不确定度分量;u(L)为由附加码引人的不确定度分量。灵敏度系数为：EEECI=1,C2-1,C3-1所以式(2)化简为：u(E)=u?(I)+u?(L)+u?(L)(3)由于此处附加码分别为5 0 0 mg和1g，最大允许误差分别为0.8 mg和1.0 mg，对测量结果不确定的影响较小，可以忽略不计，式(3）可简化为：u(E)=u(I)+u(L)(4)4各输入量的标准不确定度评定4.1由多分度秤引入的不确定度分量u（I）评定由多分度称引人的不确定度分量u（I),主要来源于多分度称的重复性和分辨力。4.1.1由重复性引人的标准不确定度分量u（I)的评定采用A类评定方法，在重复性条件下，用M1等级标准码对计价秤进行10 次重复测量，得到测量值分别为：1)12.5kg时，测得值分别为:2.5 0 5 kg、2.5 0 5 k g、2.5 0 5 k g、2.505kg、2.5 0 0 k g、2.5 0 5 k g、2.5 0 5 k g、2.5 0 5 k g、2.5 0 5 k g、2.505kg。计算得ui(l2s)=210g。2)210kg时，测得值分别为：10.0 10 kg、10.0 10 k g、10.0 0 5kg、10.0 10 k g、10.0 10 k g、10.0 10 k g、10.0 10 k g、10.0 10 k g、10.010kg、10.0 10 k g。计算得u(Io)=210-g。3)315kg时，测得值分别为：15.0 10 kg、15.0 10 k g、15.0 10kg、15.0 10 k g、15.0 10 k g、15.0 10 k g、15.0 10 k g、15.0 10 k g、15.010 kg、15.0 10 k g。计算得ui(lis)=0 g。4)420kg时，测得值分别为2 0.0 10 kg、2 0.0 10 k g、2 0.0 0 0kg、2 0.0 10 k g、2 0.0 10 k g、2 0.0 10 k g、2 0.0 10 k g、2 0.0 10 k g、20.010 kg、2 0.0 10 k g。计算得ui(l2o)=310-g。5)530kg时，测得值分别为：30.0 10 kg、30.0 10 k g、30.0 10kg、30.0 0 0 k g、30.0 10 k g、30.0 10 k g、30.0 10 k g、30.0 10 k g、30.010 kg.30.010 kg。计算得ui(13o)=3103g。4.1.2由分辨力引人的标准不确定度分量u2(I)的评定多分度秤的分度值在0 15 kg、15 30 k g 称量范围内的分度值分别为5 g、10 g，半宽分别为2.5 g、5 g。在多分度秤的示值误差检定过程中采用逐个添加0.1e附加码的闪变点法，所以由分辨力引人的标准不确定度分别为：2.5g=0.14gu2(I2.5)=u2(I1o)=u2(lis)=10V3u2(Iis)=u2(20)=u2(Iis)=5g=0.29 g10V34.1.3合成标准不确定度u（I）的评定可以看出由重复性引人的不确定度分量小于由分辨力引人的不确定度分量，所以应当用分辨力引入的不确定度分量代替重复性引人的不确定度分量，即：1)2.5kg时,u(12.s)=0.14g;2)10 kg时,u(lio)=0.14 g;3)15kg时,u(lis)=0.14g;4)20 kg时,u(I20)=0.29 g;5)30 kg时,u(130)=0.29 g。4.2由标准码引入的不确定度分量u（L)的评定M1等级标准码的最大允许误差服从均匀分布。1)2.5kg时，加载的标准码为5 0 0 g和2 kg各一个，最大允许误差分别为：0.0 2 5 g、0.1g，所以：220.0250.1u(L2.5)=0.06 g+3V359（编辑：李加鹏）李金龙等：多分度秤测量结果的不确定度评定|计量检定2)10kg时，加载10 kg的标准码1个，最大允许误差0.5 g,所以:u(Lo)=0.5g=0.29 gV33)15kg时，加载5 kg和10 kg的标准码各一个，最大允许误差0.2 5 g和0.5 g,所以：220.250.5u(Lis)=0.32g+3V3V4)20kg时，加载2 0 kg的标准码1个，最大允许误差1g,所以：1u(L20)：0.58gV35)30kg时，加载10 kg和2 0 kg的码各一个，最大允许误差0.5 g和1g,所以：（%）（六u(L3o)=0.65 gV35合成标准不确定度的评定5.1多分度称测量时各检定点的不确定度分量多分度称测量时各检定点的不确定度分量见表2。表2多分度称测量时各检定点的不确定度分量不确定分量标准不确灵敏度检定点u(x.)不确定度来源定度系数Ic:|u(x:)u(I2.5)多分度秤示值0.14 g10.14 g2.5kgu(I2.)标准码误差0.06 g-10.06 gu(Iio)多分度秤示值0.14g10.14g10kgu(Io)标准码误差0.29 g-10.29.gu(Iis)多分度秤示值0.14g10.14g15kgu(Iis)标准码误差0.32 g-10.32gu(I2)多分度秤示值0.29 g10.29g20kgu(I20)标准码误差0.58g-10.58 gu(130)多分度秤示值0.29 g10.29 g30kgu(I3)标准码误差0.65 g-10.65g5.2合成标准不确定度各输人量彼此独立不相关，因此，合成标准不确定度的计算公式为：u.(E)=Vcu(1)+cau(1)1)2.5 kg时,u.(E2s)=V0.14+0.06=0.15 g;2)10 kg时,u:(Ero)=V0.14+0.29=0.32 g;3)15 kg 时,u.(Eis)=V0.14+0.32=0.35 g;4)20 kg 时,u(E2)=V0.29+0.58=0.65 g;5)30 kg 时,u.(E3o)=V0.29+0.652=0.71 g。6扩展不确定度的评定取包含因子k-2，多分度秤各称量点的扩展不确定度为：取包百图门多刀皮件谷标量点的扩不确定度1)2.5 kg时,U(2.5)=ku.(E2.s)=2 0.15=0.30 g;2)10 kg时,U(10)=ku.(Eio)=2 0.32=0.64g;3)15 kg时,U(15)=ku。(Ei s)=2 0.35 =0.7 0 g;4)20 kg时,U(20)=ku(E2o)=2 0.65=1.30 g;5)30 kg时,U(30)=ku。(E30)=2 0.7 1=1.4 2 g。7结束语由上述评定结果可知，在测量过程中平稳加载码，由重复性测量引人的不确定度分量较小，多分度秤的分度值、标准码的误差对测量结果的不确定度的贡献较大。品【参考文献】1 楼数字指示秤：JJG5392016S.2】非自动衡器/全国衡器计量技术委员会.非自动衡器 M.北京：中国质检出版社，2 0 17.3 测量不确定度评定与表示：JJF1059.12012S.【作者简介】李金龙，男，19 8 5 年出生，工程师，学士，研究方向为计量检测。