地磅示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

本文結(jié)合地磅實(shí)際測(cè)量工作,深入分析了動(dòng)態(tài)地磅測(cè)量結(jié)果的不確定度,其結(jié)果與研究方法具有一定的實(shí)際指導(dǎo) 意義。
在進(jìn)行地磅測(cè)量的過程中經(jīng)常因?yàn)槭局嫡`差而引起結(jié)果的不確定，因此有必要就地磅示值誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定進(jìn)行研究。
1.概述
本課題測(cè)量溫度為-10 ℃至40 ℃,相對(duì)濕度不超過85%,檢定期間溫差控制在5℃之內(nèi)。
2.測(cè)量原理與方法
按照J(rèn)JG539 - 1997《數(shù)字指示秤檢定規(guī)程》檢定規(guī)程,為了對(duì)地磅進(jìn)行稱量測(cè)試,本文通過M1級(jí)噸砝碼用直接比較法求解了其出示值的誤差。本文以某臺(tái)地磅的檢定為例，其最大稱量為3萬千克,檢定分度值為10千克。
3.數(shù)學(xué)模型
E=I+0.5e- Δ m- m+ΔEd+ΔEs+ΔEc+ΔEg(1
式(1)中E為地磅的示值誤差；為地磅的出示值m為砝碼的標(biāo)稱值大?。粸闄z定的分度值Δm為附加砝碼的質(zhì)量Δ Ed為顯示器的分度值引進(jìn)所產(chǎn)生的讀數(shù)誤差Δ Es為測(cè)量造成的重復(fù)性誤差Δ E。為偏載誤差Δ Eg為因?yàn)楦蓴_所引進(jìn)的誤差。
對(duì)式（1)中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析可以得出，附加砝碼質(zhì)量的 Δm最大允許誤差遠(yuǎn)小于砝碼的標(biāo)稱值m測(cè)量造成的重復(fù)性誤差 ΔEs中大部分包含了測(cè)量造成的重復(fù)性誤差ΔEc以及因?yàn)楦蓴_所引進(jìn)的誤差ΔEg的成分。顯示器的分度值引進(jìn)所產(chǎn)生的讀數(shù)誤差 Δ Ed的影響可以通過加附加砝碼質(zhì)量Δ m以及經(jīng)誤差公式計(jì)算來消除。因此,附加砝碼的質(zhì)量Δm、偏載誤差ΔEc以及因?yàn)楦蓴_所引進(jìn)的誤差Δ Eg這三個(gè)影響測(cè)量的不確定度因素都可以可忽略。基于以上分析,在式3.1所表示的數(shù)學(xué)模型中，只需考慮砝碼標(biāo)稱值m的大小和測(cè)量造成的重復(fù)性誤差ΔEs量對(duì)地磅示值誤差測(cè)量不確定度的影響。
4.檢定地磅的各不確定度分量的計(jì)算
采用砝碼直接加載和卸載的方式，對(duì)示值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼之差進(jìn)行分段測(cè)量,從而得到示值誤差。圖1給出了測(cè)量過程。
為了確定地磅示值I的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(I)需進(jìn)行以下測(cè)量與計(jì)算：
4.1計(jì)算地磅測(cè)量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uft) (A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度)。采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行直接加載,并利用卸載檢定方法，以確定由于人員操作與讀數(shù)等方面出現(xiàn)的不可避免的隨機(jī)誤差所帶來的不確定度u(Ii)。
下面介紹具體計(jì)算過程：選擇型號(hào)為SCS-30的原料廠地磅,其測(cè)量范圍為0噸至30噸，檢定分度值為10千克。在10噸測(cè)量點(diǎn)對(duì)選用地磅進(jìn)行5次重復(fù)測(cè)量，測(cè)得值為Xi,測(cè)量結(jié)果見1 和表 2。
由貝塞爾公式得標(biāo)準(zhǔn)偏差s(Xi)為0.71千克,標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(Ii) 為0.32千克，自由度V⑷為4。
4.2計(jì)算地磅分辨力所造成的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(Qc 由于采用數(shù)字顯示式測(cè)量?jī)x器，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要由分辨率引起,容易計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(W為2.9千克自由度v (I2)為50。
4.3計(jì)算因?yàn)榈匕跗d誤差而引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u(Q。在對(duì)電子汽車衡進(jìn)行偏載檢定的過程中，將質(zhì)量為最大量程 1/3的砝碼放于1/4秤臺(tái)面積中。一般來說,最大值與最小值之差通常都不會(huì)超過相應(yīng)秤量給定的允許誤差值，也就是說誤差一般處于± 10千克以內(nèi)。計(jì)算中半寬為10千克，通常取其誤差為偏載檢定時(shí)的1/3,并使其服從均勻分布，計(jì)算可得標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(K為1.92 千克，自由度V (I3)為62。
4.4根據(jù)以上計(jì)算所得結(jié)果可以得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，由此可以確定擴(kuò)展不確定度為7千克。