地磅示值误差测量结果的不确定度评定

本文结合地磅实际测量工作,深入分析了动态地磅测量结果的不确定度,其结果与研究方法具有一定的实际指导意义。
在进行地磅测量的过程中经常因为示值误差而引起结果的不确定，因此有必要就地磅示值误差测量结果的不确定度评定进行研究。
1.概述
本课题测量温度为-10 ℃至40 ℃,相对湿度不超过85%,检定期间温差控制在5℃之内。
2.测量原理与方法
按照JJG539 - 1997《数字指示秤检定规程》检定规程,为了对地磅进行称量测试,本文通过M1级吨砝码用直接比较法求解了其出示值的误差。本文以某台地磅的检定为例，其最大称量为3万千克,检定分度值为10千克。
3.数学模型
E=I+0.5e- Δ m- m+ΔEd+ΔEs+ΔEc+ΔEg(1
式(1)中E为地磅的示值误差；为地磅的出示值m为砝码的标称值大小；为检定的分度值Δm为附加砝码的质量Δ Ed为显示器的分度值引进所产生的读数误差Δ Es为测量造成的重复性误差Δ E。为偏载误差Δ Eg为因为干扰所引进的误差。
对式（1)中的数学模型进行分析可以得出，附加砝码质量的 Δm最大允许误差远小于砝码的标称值m测量造成的重复性误差 ΔEs中大部分包含了测量造成的重复性误差ΔEc以及因为干扰所引进的误差ΔEg的成分。显示器的分度值引进所产生的读数误差 Δ Ed的影响可以通过加附加砝码质量Δ m以及经误差公式计算来消除。因此,附加砝码的质量Δm、偏载误差ΔEc以及因为干扰所引进的误差Δ Eg这三个影响测量的不确定度因素都可以可忽略。基于以上分析,在式3.1所表示的数学模型中，只需考虑砝码标称值m的大小和测量造成的重复性误差ΔEs量对地磅示值误差测量不确定度的影响。
4.检定地磅的各不确定度分量的计算
采用砝码直接加载和卸载的方式，对示值与标准砝码之差进行分段测量,从而得到示值误差。图1给出了测量过程。
为了确定地磅示值I的标准不确定度u(I)需进行以下测量与计算：
4.1计算地磅测量重复性引起的标准不确定度分量uft) (A类标准不确定度)。采用标准砝码进行直接加载,并利用卸载检定方法，以确定由于人员操作与读数等方面出现的不可避免的随机误差所带来的不确定度u(Ii)。
下面介绍具体计算过程：选择型号为SCS-30的原料厂地磅,其测量范围为0吨至30吨，检定分度值为10千克。在10吨测量点对选用地磅进行5次重复测量，测得值为Xi,测量结果见1 和表 2。
由贝塞尔公式得标准偏差s(Xi)为0.71千克,标准不确定度u(Ii) 为0.32千克，自由度V⑷为4。
4.2计算地磅分辨力所造成的标准不确定度分量u(Qc 由于采用数字显示式测量仪器，其标准不确定度主要由分辨率引起,容易计算出标准不确定度u(W为2.9千克自由度v (I2)为50。
4.3计算因为地磅偏载误差而引起的标准不确定度分量 u(Q。在对电子汽车衡进行偏载检定的过程中，将质量为最大量程 1/3的砝码放于1/4秤台面积中。一般来说,最大值与最小值之差通常都不会超过相应秤量给定的允许误差值，也就是说误差一般处于± 10千克以内。计算中半宽为10千克，通常取其误差为偏载检定时的1/3,并使其服从均匀分布，计算可得标准不确定度u(K为1.92 千克，自由度V (I3)为62。
4.4根据以上计算所得结果可以得到合成标准不确定度，由此可以确定扩展不确定度为7千克。