電子衡器計(jì)量檢定不確定度評(píng)定相關(guān)問題分析

周明皓

摘? 要：經(jīng)濟(jì)是國(guó)家發(fā)展的核心，其中商業(yè)化發(fā)展占有的比重越來越大，電子衡器被應(yīng)用到日常的生產(chǎn)生活中，成為計(jì)量產(chǎn)品的重要工具。電子衡器的應(yīng)用讓生活更加便利，它不僅僅是一個(gè)普通的計(jì)量工具，有時(shí)候甚至可以上升到國(guó)家貿(mào)易公平性的高度。為了保證市場(chǎng)有秩序的正常運(yùn)行，電子衡器的計(jì)量檢定工作需要得到重視，準(zhǔn)確性是計(jì)量檢定工作的關(guān)鍵。因此，本文通過對(duì)電子衡器等相關(guān)概念的闡述，分析電子衡器計(jì)量檢定不確定度的評(píng)定過程，希望能夠?yàn)橛?jì)量檢定工作的實(shí)施提供參考。

關(guān)鍵詞：電子衡器;計(jì)量;不確定度評(píng)定

科技的發(fā)展改變了人們的生活方式，尤其是科技在生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用，制造出很多先進(jìn)又方便的生產(chǎn)生活用具，電子衡器就是其中的一個(gè)具體表現(xiàn)。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)電子衡器進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)期，被使用的范圍廣泛，也催生了各種類型的電子衡器。而電子衡器的多樣性也為計(jì)量檢定工作增加了不少難度，這個(gè)過程中就容易出現(xiàn)計(jì)量檢定的不確定度，小細(xì)節(jié)就會(huì)影響到最終的計(jì)量結(jié)果，降低稱量的準(zhǔn)確性，破壞貿(mào)易往來的公平。

1 電子衡器設(shè)備常見的問題

1.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)有缺陷

一個(gè)產(chǎn)品的問題很容易出現(xiàn)在產(chǎn)品的本身設(shè)計(jì)上，在設(shè)計(jì)電子衡器設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，就可能有很多細(xì)節(jié)沒有考慮到，最后在成品中出現(xiàn)各種問題。比如電磁對(duì)電子衡器的干擾;溫度變化的影響，溫度的高低或者突然變化的溫度差等情況都可能使計(jì)量結(jié)果出現(xiàn)誤差;還有一點(diǎn)就是濕度問題，產(chǎn)品在潮濕的環(huán)境中使用也會(huì)出現(xiàn)偏差，這些問題都是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)需要解決的。

1.2 追求效益

有的企業(yè)可能過于追求產(chǎn)品能帶來多少利益，而忽視了產(chǎn)品本身的質(zhì)量，為了降低生產(chǎn)成本，在制造電子衡器的時(shí)候用的原材料多為低質(zhì)甚至是不合格的。

1.3 檢驗(yàn)把關(guān)不嚴(yán)格

企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中最終環(huán)節(jié)也是最重要的一步就是質(zhì)檢，很多廠家都沒有質(zhì)檢部門或者根本不按規(guī)定對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試和檢驗(yàn)，保證不了產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 測(cè)量不確定度與測(cè)量誤差

很多人對(duì)計(jì)量檢定結(jié)果的不確定度都有誤解，認(rèn)為不確定度就是結(jié)果中的誤差，事實(shí)上兩者之間還是有一定區(qū)別的。不確定度以誤差理論為基礎(chǔ)依據(jù)，研究方式上是有一定的相似程度的，不確定度在誤差之上建立，具有類似的計(jì)算和評(píng)定方式，而兩者之間的區(qū)別主要在于定義和具體操作中。不確定度是根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的分散性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算從而得到的一個(gè)區(qū)間值，不是具體數(shù)值。誤差則是測(cè)定結(jié)果與實(shí)際之間的差值。在進(jìn)行不確定度的測(cè)定時(shí)，是工作人員通過參考資料以及借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn)對(duì)測(cè)量結(jié)果有一個(gè)范圍的定值，這種操作容易被測(cè)定人員的水平影響。而誤差則是測(cè)量值與真實(shí)數(shù)值的偏差程度，一般都是估算出來的，受到其它因素影響較小。但是無論是誤差還是不確定度都是一種估值，并沒有絕對(duì)的意義。

3 電子秤不確定度評(píng)定方法探討

在本研究過程中，采用的是市場(chǎng)上常用的Ⅲ級(jí)電子秤，這種電子秤的最大稱量為15公斤，最小分度值為5克，這種電子秤測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，能夠確保研究工作順利進(jìn)行。選用的砝碼是100毫克至10公斤的四等砝碼，確保每一類砝碼的誤差值在允許范圍之內(nèi)。在研究過程中，確保環(huán)境溫度在-10度到40度之間。本研究中存在的不確定度主要來源于三個(gè)方面：一是在測(cè)量過程中，存在著重復(fù)性，所以，影響到不確定度;二是環(huán)境溫度的變化和電子秤的水平偏差會(huì)影響到電子秤的不確定度;三是不同的電源或者電壓的變化會(huì)導(dǎo)致電子秤存在不確定度。

3.1 因測(cè)量的重復(fù)性而導(dǎo)致的不確定度

在試驗(yàn)中，通過在電子秤上測(cè)量15kg的固定砝碼，分別示值為：15.000、14.995、15.000、15.000、14.995、14.995、14.995、15.000、14.995、14.99

5，共測(cè)量十次，經(jīng)計(jì)算，其平均值為14.997kg，本次試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)差是0.258g，隨機(jī)抽取五臺(tái)這樣的電子秤，采用以上方法測(cè)量十次，所使用的砝碼仍然是15kg的固定砝碼，針對(duì)每次試驗(yàn)所用的電子秤測(cè)量的十次數(shù)據(jù)，都采用以上方法，算出平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，最后再根據(jù)幾臺(tái)電子秤的測(cè)量和計(jì)算結(jié)果，算出標(biāo)準(zhǔn)差，最后的標(biāo)準(zhǔn)差為0.41，綜上所述，這次試驗(yàn)中由于重復(fù)測(cè)量帶來的不確定度為0.29，自由度是90。

3.2 電子秤水平偏差影響所產(chǎn)生的不確定度

先來研究電子秤因?yàn)樗狡d而產(chǎn)生的不確定度，按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程，取最大稱量的三分之一砝碼，讓這些砝碼占電子秤秤臺(tái)的四分之一，經(jīng)過計(jì)算得出，偏載測(cè)量最大值和最小值之間的差不超過5g。實(shí)際上，在使用電子秤的過程中，由于砝碼放置位置產(chǎn)生的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電子秤水平偏載所產(chǎn)生的誤差。如果將電子秤的偏載誤差設(shè)定為使用過程中誤差的三分之一，并且，其分布滿足設(shè)計(jì)要求，可以計(jì)算出，電子秤因水平偏差所產(chǎn)生的不確定度為0.48克，其自由度為50。

3.3 因電源和電壓所產(chǎn)生的不確定度

在試驗(yàn)中，示值會(huì)受到電源電壓的變化影響，通常受到電源電壓所影響而產(chǎn)生的示值變化幅度為五分之一分度值，也就是1g，如果設(shè)定半寬為1g，且其分布滿足要求，可以計(jì)算出應(yīng)電源電壓變化而產(chǎn)生的不確定度為0.58克，自由度為50。

3.4 輸入量p的不確定度

（1）輸入量m的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。通過查詢誤差表能夠知道，15千克（kg）砝碼的允許誤差為±0.75g，據(jù)此，通過相關(guān)計(jì)算公式可以計(jì)算出輸入量m的不確定度為0.43克，自由度為50。

（2）合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。在研究過程中，知道輸入量p、輸入量m這兩者是相互獨(dú)立的，他們的敏感系數(shù)分別為-1，1，據(jù)此，根據(jù)相關(guān)計(jì)算公式，可以求出標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.96克，有效自由度為179。

4 測(cè)量不確定度在計(jì)量檢定中的具體應(yīng)用

4.1 測(cè)量裝置中的不確定度應(yīng)用

在對(duì)電子衡器進(jìn)行計(jì)量檢定的過程中，不僅要獲取到測(cè)定的數(shù)據(jù)結(jié)果，還要根據(jù)測(cè)定過程以及測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際測(cè)定結(jié)果的分析得到計(jì)量測(cè)定的不確定度。以出租車計(jì)價(jià)器為例，在對(duì)計(jì)價(jià)器進(jìn)行檢定的時(shí)候，可以分時(shí)段進(jìn)行計(jì)量測(cè)定，最后將各個(gè)階段所得到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一整合，分析出這些時(shí)段的不確定度，最后根據(jù)得到的不確定度擴(kuò)展分析計(jì)算，得到一個(gè)具有普遍性的不確定度范圍值。運(yùn)用這種方法，能夠?yàn)閺?fù)雜的裝置提供一個(gè)計(jì)量檢定參考方式，確保檢定結(jié)果更加準(zhǔn)確。

4.2 測(cè)量器具中不確定度的應(yīng)用

生活中的電子衡器種類多樣，根據(jù)功能、樣式結(jié)構(gòu)、品牌可以分為多個(gè)類別。以家用的電能表舉例，電能表是統(tǒng)計(jì)測(cè)量家中用電量的重要器具，需要具有高準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。而電能表在使用過程中，受到的影響因素也比較多，在評(píng)定其不確定度的時(shí)候要充分考慮到這些影響因素對(duì)數(shù)值產(chǎn)生的變化，全面分析不確定度數(shù)值與真實(shí)數(shù)值之間的數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

總而言之，即使國(guó)內(nèi)的電子衡器已經(jīng)發(fā)生了巨大的改變，發(fā)展也比較迅速，在電子衡器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是生產(chǎn)水平都有了巨大突破，但是與國(guó)際先進(jìn)水平還是有很大的差距，尤其是在電子衡器的穩(wěn)定和精確程度以及計(jì)量檢定的工作方法上，都需要更加深入研究，提升空間還很大。

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