測(cè)量不確定度在機(jī)械天平計(jì)量檢定中的應(yīng)用研究

于雪松

摘 要：作為評(píng)定測(cè)量水平的重要指標(biāo)，測(cè)量不確定度具有重要的意義，測(cè)量不確定度是判斷測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一。該文分析評(píng)定了機(jī)械天平測(cè)量不確定度，并且對(duì)測(cè)量不確定度在機(jī)械天平計(jì)量檢定中的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：機(jī)械天平 測(cè)量不確定度 計(jì)量檢定

中圖分類號(hào)：F203 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）03（a）-0075-01

所謂測(cè)量不確定度指的是對(duì)測(cè)量結(jié)果有效性的不肯定程度或者可疑程度，傳統(tǒng)的說法是，測(cè)量不確定度是測(cè)量真值一定范圍的估計(jì)值。我們都知道，測(cè)量真值屬于理想狀態(tài)的概念，通常是未知量或者難以操作的值。因此當(dāng)代的測(cè)量不確定度被賦予了新的含義，利用它的表示對(duì)測(cè)量質(zhì)量和測(cè)量水平進(jìn)行評(píng)定，在很大程度上影響了計(jì)量檢定，并且具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 對(duì)機(jī)械天平測(cè)量不確定度進(jìn)行評(píng)定

1.1 測(cè)量方法

根據(jù)國(guó)家關(guān)于計(jì)量檢定的相關(guān)規(guī)定，天平的示值的測(cè)量主要通過標(biāo)準(zhǔn)砝碼，采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行測(cè)量，可以獲得天平實(shí)際值和標(biāo)準(zhǔn)砝碼的差，計(jì)算出來之后，就會(huì)獲得天平的示值的誤差。需要注意的是，測(cè)量結(jié)果受到多種因素的影響，采用數(shù)學(xué)分析模型才能分析出不確定度分量。該次研究中，把最大秤量200g、分度值為0.1mg的天平作為例子，以下進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

我們都知道，機(jī)械天平的示值重復(fù)性、橫梁不等臂性誤差、標(biāo)尺分度值、分度值誤差均有自己的計(jì)算公式，以下詳細(xì)介紹，單位均為毫克。

空秤時(shí)左盤上測(cè)量獲得的分度值-全稱量時(shí)左盤上測(cè)量獲得的分度值：

△e10p=|ep1-e01|。

空秤時(shí)右盤上測(cè)量獲得的分度值-全稱量時(shí)右盤上測(cè)量獲得的分度值：

△e20p=|ep1-e02|。

空秤時(shí)左盤上測(cè)量獲得的分度值-空秤時(shí)右盤上測(cè)量獲得的分度值：

△e012=|e02-e01|。

全稱量時(shí)左盤上測(cè)量獲得的分度值-全稱量時(shí)右盤上測(cè)量獲得的分度值：

△ep12=|ep2-ep2|。

天平的橫梁不等臂性誤差的計(jì)算公式為：

標(biāo)尺分度值的誤差計(jì)算公式為：

空載

空載

1.2 對(duì)不確定度分量的測(cè)量進(jìn)行評(píng)定

按照計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行分析，引起標(biāo)準(zhǔn)不確定度的原因分別是溫度變化誤差的不確定度、操作誤差的不確定度、讀數(shù)誤差的不確定度、天平的誤差不確定度、標(biāo)準(zhǔn)器誤差不確定度等[2]。

1.2.1 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)器誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U1

相關(guān)規(guī)定表示，二等標(biāo)準(zhǔn)砝碼的擴(kuò)展不確定度≤0.6mg，而包含因子k的值為3，因此自由度V1的值為5，標(biāo)準(zhǔn)不確定度U1=1/3×0.6=0.2。

1.2.2 評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)器誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度U2

天平示值變動(dòng)性決定了天平示值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，也就是我們所說的天平測(cè)量重復(fù)性，按照相關(guān)規(guī)程可以知道：自由度V2的值為50，U2為0[3]。

1.2.3 評(píng)定讀數(shù)誤差不確定度U3

如果標(biāo)準(zhǔn)裝置的指示裝置分辨率是&x，那么該裝置的不確定度是0.29&x，通常情況下，天平檢定裝置的分辨率最小是標(biāo)牌最小分度值的1/10，但是天平誤差不確定度卻是0.1mg，因此讀數(shù)誤差的不確定度的計(jì)算公式如下：

U3=0.1÷10×0.29=0.03

自由度V3的值為50。

1.2.4 評(píng)定溫度改變誤差的不確定度U4

相關(guān)規(guī)定明確表示，溫度對(duì)天平示值的不確定度有一定的影響，U4的指不超過0.1mg，自由度V4的值為50[4]。

1.2.5 評(píng)定合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

U==0.24

自由度Veff的值為100。

1.2.6 評(píng)定擴(kuò)展不確定度

根據(jù)自由度Veff的值為100，置信概率為95%進(jìn)行查詢，在t分布中可以獲得Kp的值為1.984，因此擴(kuò)展不確定度是U98=0.24×1.9=0.48

3 測(cè)量不確定度在機(jī)械天平計(jì)量檢定中的具體應(yīng)用

選擇最大秤量為200g，分度值是0.1mg的TG328B天平，工作條件較為標(biāo)準(zhǔn)且正常的情況下，使用裝置對(duì)一組數(shù)據(jù)進(jìn)行檢定，并且采用另外一個(gè)計(jì)量檢定站用標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)這組數(shù)據(jù)進(jìn)行檢定，結(jié)果見表1。

3 結(jié)語

機(jī)械天平計(jì)量檢定當(dāng)中，測(cè)量不確定度的評(píng)定和選擇的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的準(zhǔn)確性決定了檢定結(jié)果的質(zhì)量，精確的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器在很大程度上提高了檢定結(jié)果的質(zhì)量。機(jī)械天平計(jì)量檢定當(dāng)中，測(cè)量不確定具有非常廣泛的應(yīng)用范圍。從某種意義上講，對(duì)某一確定物質(zhì)的量進(jìn)行確定或者建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須要控制好每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制[5]。

參考文獻(xiàn)

[1] 梅麗.關(guān)于機(jī)械天平對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定分析[J].科技風(fēng)，2013，12（23）：330-332.

[2] 劉友.機(jī)械天平計(jì)量準(zhǔn)確性的影響因素和提高方法[J].黑龍江科技信息，2014，3（14）：325-326.

[3] 《全國(guó)法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)大全（上冊(cè)）》和《全國(guó)計(jì)量檢定、校準(zhǔn)能力檢索信息系統(tǒng)》面向全國(guó)發(fā)行[J].中國(guó)計(jì)量，2014，2（3）：245-246.

[4] 柏靜.200g/0.1mg級(jí)電子天平示值誤差測(cè)量不確定度評(píng)定[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2013，1（6）：125-126.

[5] Yin Ning.Taximeter verification using an error measurement uncertainty[J]. Metrology and Testing Technology， 2012，11（11）：531-532.