模拟指示秤测量不确定度评定

模拟指示秤测量不确定度评定 【文章编号11003—5729(2010)12—0026—02 模拟指示秤测量不确定度评定 安徽省计量科学研究院张辉 [摘要】本文介绍了模拟指示秤测量不确定度评定方法. [关键词】模拟指示秤;测量不确定度;评定 【中图分类号】TH715.1【文献标识码】B 一 ,概述 模拟指示秤是指以弹簧或机械杠杆为称重元 件,由指针和度盘指示的秤.如弹簧度盘秤和度 盘秤等,最普遍使用的是称重人体秤. 本文依据JJG13—1997《模拟指示秤检定规 ,JJF1059—1999《:i贝0量不确定度评定与表示》, 以8kg,分度值e=20g,准确度等级为?级的弹簧 度盘秤为例,对测量结果进行不确定度分析与评 定. 二,测量方法 模拟指示秤是依据JJG13—1997计量检定规 程,以M.级砝码作为标准值进行检定,用砝 卸载的方式,分段测量示值与标准 码直接加载, 砝码之差即为示值误差. 三,测量原理和数学模型 弹簧度盘秤是利用弹簧(一般采用螺旋卷弹 簧)为弹性元件,承受拉伸作用力.当弹簧在其 中心轴方向受拉力P的作用时,根据罗伯特.虎 克定律,在一定的加力范围内,力与变形成正比. 在弹簧极限范围内所发生的变形,其伸长量与外 力的关系为: AL=p 式中:?L——弹簧伸长量; P一拉力,N; JR——弹簧卷的半径,m; n——弹簧卷的有效圈数; r——弹簧卷丝横截面的半径,m; G——弹簧卷丝材料的抗剪切弹性系数. 当温度和外部其他条件一定的情况下,被称 的重物使螺旋弹簧伸长一个数值,并通过连接杆, 杠杆放大后传给齿条,带动小齿条转动,并使指 针转动. 考虑到影响测量不确定度的因素后,可建立 如下数学模型. E:P『IP?E?Ec+?Er 式中:卜被检秤的示值误差; 被测秤的示值; 检定砝码标称值; ?卜分度值引进的读数误差; ?丘——测量重复性误差; ?E——读数误差. 四,测量不确定度的来源及评定 1.测量不确定的来源 (1)标准砝码的误差; (2)分度值; (3)读数误差; (4)重复性误差. 2.输入量标准测量不确定度评定 (1)标准砝码允差引起的测量不确定度分量 根据JJG99—2006《砝码检定》,lkgM砝 码的最大允许误差为50mg,检定这台秤选用了 lkg砝码共8块,服从均匀分布,:,/3. :ll#;i};i;;l{l}??li《 i{;i?il;;# } ;.;,;;;;吕年第卷第期一.;l,g#gl}{j?{ig;《;gg;#;{%0lllli$#S ?????????????????????????? *e ::::正们怕锄Test#?#$}}?$*#e##_?r二??订?n二?r?几n }鼍嚣瓣鹈耩挈?掌,糍嘲0蘸蘩搿稚蠡燕ii舞薅糍瓣g鬻努攀辩蕊鎏嚣誊鬣蕊 瀚静舞辩整藏嚣秘襄善曩鞴雅嚣饕蠹臻黼糟赣罐誊罄嚣簿 砝码的标准不确定度分量为 "(m)=×8=0.546g. V3 (2)读数误差引起的测量不确定度分量 由读数造成的标准不确定分量为 ")::1.630g. V6 (3)重复性引起的不确定度分量 对秤的50%Max和Max秤量点各进行1O次测 试,计算出两次试验的标准偏差,取两个标准偏 差中较大的一个,作为A类不确定度分量,并计 算出算术平均值的实验标准偏差,作为测量结果 的标准不确定度,并与其他分量进行合成. 经过8次试验得到称量误差的数据如下(单 位g) 1=5,2=4,3=3,4=4,5=6,6=6,7=1,x8=2o 用贝塞尔公式计算重复性标准偏差: 厂——————————一 = \/.=1.8077g; ):::0.639g. VnV8 自由度为=n一1=7 3.测量不确定度汇总表 4.合成测量不确定度?的计算 "=,/M(+u+M)=N/O.546z+1.6302+0.6392=1.83g. p户户\:\: (上接25页) 不确定的来源不确定度数值分布包含因子k自由度 标准砝码0.55g均匀,/丁.. 读数误差1.63g三角v百 测量重复性0.64g正态27 5.扩展不确定度U的评定 查t分布表,得到:置信水准为P=O.95时, = (..)=1.96 模拟指示秤的扩展不确定度为 ==11,c=1.96×1.83=3.59g. 6.测量不确定度的报告 最大秤量8kg的弹簧度盘秤测量结果的扩展 不确定度为: ,'(,-(/95)=(8003.9?3.6)g,'13eft=?. 参考文献: 【1】测量不确定度及评定实例叫.四川建筑,23卷,2003年8 月. 作者简介:张辉,男,大学本科学历,浙大电气工程 与自动化专业,安徽省计量科学研究院衡器研究中心副主 任. (作者通讯地址:合肥市包河工业园延安路10号 邮政编码:230051 收稿日期:2010—09—10) \?声\:?\\ a.控制衡器为Max=2OOOkg,e=5OOg的电子台 秤,在lO00kg处的最大允许误差为?1.Oe,则U 物1=1.Oe/,/3=288.7g b.若用直接读数法,衡器的数字示值分辨率 为6x=1.Oe,6分布作为均匀分布处理,则11物 2=0,296=0.29e=145g c.混凝土配料衡器进行一组物料试验,测得以 下数据1000.95kg,1000.95kg,999.15kg,lO00kg, 998.2kg,998.95kg,998.85kg,lO01kg,999.1kg, 实验标准偏差是s(x;) 999.05kg根据贝塞尔公式, =1.03kg 算术平均值的实验标准偏差s(x):s(xi)/,/ =0.325kg 自由度v=lO一1=9 6.2.2合成标准不确定度 u=,/u物21+u物2,+s(x)=0.457kg 6.2-3扩展不确定度U=ku 若按置信概率p=O.95%计算(k=2) 扩展不确定度:U=ku=2×457g=914g u/允差=914/8000<1/3,符合要求. (作者通讯地址:山东省青岛市崂山区科苑纬四路77号 邮政编码:266101 收稿日期:2010—06—08) 一 譬?;;}?.j一?#i;??i?i};i;i#; ;》2D年第卷第期;l?l#??#}i