电子计价秤示值误差测量结果不确定度评定

摘要：根据《数字指示秤》（JJG 539—2016）检定规程要求，以ACS-6电子计价秤为例，对该秤示值误差测量结果的不确定度进行了分析与评定。

关键词：电子计价秤;示值误差;测量不确定度;评定

0 引言

电子计价秤在人们的日常生产生活中得到了广泛运用，与老百姓的生活息息相关。电子计价秤测量准确与否显得尤为重要。测量不确定度的定义是表征合理地赋予被测量值之间的分散性，是与测量结果相关的参数，因此在检定电子计价秤时，有必要对其测量结果的不确定度进行评定。

1 测量概述

（1）测量依据：《数字指示秤》（JJG 539—2016）检定规程。

（2）被测对象：ACS-6电子计价秤，最大秤量为6 kg，实际分度值d=2 g，检定分度值e=d=2 g，中准确度等级。

（3）测量标准：M1等级砝码，规格1～5 kg，1 mg～500 g;标称质量值相当于0.1e即200 mg的小砝码10个。

（4）测量过程：在电子计价秤秤台上加载标准砝码L，通过找“闪变点”的方法确定化整前的示值P，计算P与L之差，就是该电子计价秤的示值误差E。

（5）测量环境：温度23.6 ℃，相对湿度62%。

（6）数学模型：E=P-L=I+0.5e-△L-L

式中，E为化整前的误差;P为化整前的示值;I为电子计价秤的显示示值;△L为附加小砝码质量;L为标准砝码质量。

（7）灵敏系数：E与P以及E与L之间为强相关关系，则可取c（I）==1;c（L）==-1;c（△L）==-1。

2 输入量估计值的标准不确定度评定

2.1    标准不确定度的A类评定

电子计价秤重复性引起的标准不确定度分量u1：依据《数字指示秤》（JJG 539—2016）检定规程的规定，在电子计价秤的半量程点进行重复性测量，用标准砝码在重复性条件下对3 kg秤量点进行10次连续测量，结果如表1所示。

根据表1可求得算术平均值p=Pi=3 000.4 g

用贝塞尔公式得标准偏差：

S==0.16 g

则平均值的标准不确定度：

u1===0.05 g

2.2    標准不确定度的B类评定

2.2.1    电子计价秤偏载误差引起的标准不确定度分量u2

依据《数字指示秤》（JJG 539—2016）检定规程的规定，进行偏载测量时，应用1/3最大秤量即2 kg的标准砝码进行测量，分别依次放置在1/4秤台面上，测得数据如表2所示。

由表2得知，最大偏载误差为0.6 g，半宽度a=0.6/2=0.3 g，并且数值服从均匀分布，包含因子k=，可得：u2=a/k==0.17 g。

2.2.2    数字示值显示分辨率引入的标准不确定度分量u3

对电子计价秤进行检定时，是用“闪变点”法确定被测电子计价秤化整前的示值误差。计价秤的实际分度值d=2 g，检定分度值e=d=2 g，采用这种方法使数字示值的分辨率变为0.1e，其分布区间半宽度a=0.1e/2=0.1 g，估计为均匀分布，包含因子k=，可得：u3==0.06 g。

2.2.3    附加小砝码引起的标准不确定度分量u4

检定电子计价秤时，其“闪变点”是用200 mg的M1级砝码进行检定的，共计10个。该砝码的最大允许误差MPE为±0.6 mg，其扩展标准不确定度不得超过该砝码最大允许误差绝对值的1/3，包含因子k=2，其扩展不确定度：U=|MPE|/3=0.2 mg，其标准不确定度u（△L）==0.000 1 g。

因为上级砝码的量值传递使用的是同一标准砝码，所以可认为这10个砝码是相关的，相关系数为1，该砝码的合成标准不确定度为：u4=0.0001 g×10=0.001 g≈0.01 g。

2.2.4    标准砝码引起的标准不确定度分量um

依据《数字指示秤》（JJG 539—2016）检定规程的规定，中准确度级的电子计价秤检定必须包括以下4个点：最小秤量（20e）、500e、2 000e、最大秤量。

最小秤量（20e）即40 g测量点，按《砝码》（JJG 99—2006）检定规程的要求，M1级40 g标准砝码的最大允许误差MPE为±0.005 g，其扩展不确定度不得超过该砝码最大允许误差绝对值的1/3，包含因子k=2，则其扩展不确定度U=|MPE|/3≈0.000 2 g，其标准不确定度u40==0.000 1 g≈0.01 g。500e即1 000 g测量点，M1级1 000 g标准砝码的最大允许误差MPE为±0.05 g，则其扩展不确定度U=|MPE|/3≈0.02 g，其标准不确定度u1 000==0.01 g。2 000e即4 000 g测量点，M1级4 000 g标准砝码的最大允许误差MPE为±0.2 g，则其扩展不确定度U=|MPE|/3≈0.07 g，其标准不确定度u4 000=≈0.04 g。最大秤量即6 000 g测量点，M1级6 000 g标准砝码的最大允许误差MPE为±0.3 g，则其扩展不确定度U=|MPE|/3=0.1 g，其标准不确定度：u6 000==0.05 g。

3 标准不确定度一览表

标准不确定度一览表如表3所示。

4 合成标准不确定度的评定

40 g：u40=≈0.19 g;

1 000 g：u1 000=≈0.19 g;

1 000 g：u4 000=≈0.19 g;

6000g：u6 000=≈0.19 g。

5 扩展不确定度的评定

40 g：U=kuc=2×0.19=0.38 g≈0.4 g

1 000 g：U=kuc=2×0.19=0.38 g≈0.4 g

4 000 g：U=kuc=2×0.19=0.38 g≈0.4 g

6 000 g：U=kuc=2×0.19=0.38 g≈0.4 g

6 测量不确定度的报告与表示

电子计价秤在 40 g的测量结果的扩展不确定度为：U=0.4 g，k=2。电子计价秤在1 000 g的测量结果的扩展不确定度为：U=0.4 g，k=2。电子计价秤在4 000 g的测量结果的扩展不确定度为：U=0.4 g，k=2。电子计价秤在6 000 g的测量结果的扩展不确定度为：U=0.4 g，k=2。

7 结语

本文以电子计价秤ACS-6为例，对规程中规定的4个必检点的测量结果不确定度进行了建模、分量评定、合成评定标准不确定度评定与数据处理，为同类标准器具的不确定度评定方法的选择和数据处理提供了参考，并为电子计价秤的校准工作提供了技术帮助。

[参考文献]

[1] 测量不确定度评定与表示：JJF 1059.1—2012[S].

[2] 数字指示秤：JJF 539—2016[S].

[3] 砝码：JJF 99—2006[S].

[4] 王娜.数字指示秤的不确定度评定[J].衡器，2018（4）：41-43.

收稿日期：2020-03-03

作者简介：杨伟国（1977—），男，福建南靖人，工程师，从事衡器检定与校准工作。