測量不確定度在機械天平計量檢定中的應用研究

于雪松

摘 要：作為評定測量水平的重要指標，測量不確定度具有重要的意義，測量不確定度是判斷測量結果質量的標準之一。該文分析評定了機械天平測量不確定度，并且對測量不確定度在機械天平計量檢定中的具體應用進行了探討。

關鍵詞：機械天平 測量不確定度 計量檢定

中圖分類號：F203 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0075-01

所謂測量不確定度指的是對測量結果有效性的不肯定程度或者可疑程度，傳統(tǒng)的說法是，測量不確定度是測量真值一定范圍的估計值。我們都知道，測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。因此當代的測量不確定度被賦予了新的含義，利用它的表示對測量質量和測量水平進行評定，在很大程度上影響了計量檢定，并且具有重要的現(xiàn)實意義[1]。

1 對機械天平測量不確定度進行評定

1.1 測量方法

根據(jù)國家關于計量檢定的相關規(guī)定，天平的示值的測量主要通過標準砝碼，采用標準砝碼進行測量，可以獲得天平實際值和標準砝碼的差，計算出來之后，就會獲得天平的示值的誤差。需要注意的是，測量結果受到多種因素的影響，采用數(shù)學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，以下進行詳細的介紹。

我們都知道，機械天平的示值重復性、橫梁不等臂性誤差、標尺分度值、分度值誤差均有自己的計算公式，以下詳細介紹，單位均為毫克。

空秤時左盤上測量獲得的分度值-全稱量時左盤上測量獲得的分度值：

△e10p=|ep1-e01|。

空秤時右盤上測量獲得的分度值-全稱量時右盤上測量獲得的分度值：

△e20p=|ep1-e02|。

空秤時左盤上測量獲得的分度值-空秤時右盤上測量獲得的分度值：

△e012=|e02-e01|。

全稱量時左盤上測量獲得的分度值-全稱量時右盤上測量獲得的分度值：

△ep12=|ep2-ep2|。

天平的橫梁不等臂性誤差的計算公式為：

標尺分度值的誤差計算公式為：

空載

空載

1.2 對不確定度分量的測量進行評定

按照計量檢定規(guī)程進行分析，引起標準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、標準器誤差不確定度等[2]。

1.2.1 評定標準器誤差的標準不確定度U1

相關規(guī)定表示，二等標準砝碼的擴展不確定度≤0.6mg，而包含因子k的值為3，因此自由度V1的值為5，標準不確定度U1=1/3×0.6=0.2。

1.2.2 評定標準器誤差的標準不確定度U2

天平示值變動性決定了天平示值的標準不確定度，也就是我們所說的天平測量重復性，按照相關規(guī)程可以知道：自由度V2的值為50，U2為0[3]。

1.2.3 評定讀數(shù)誤差不確定度U3

如果標準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 評定溫度改變誤差的不確定度U4

相關規(guī)定明確表示，溫度對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 評定合成標準不確定度

U==0.24

自由度Veff的值為100。

1.2.6 評定擴展不確定度

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

3 測量不確定度在機械天平計量檢定中的具體應用

選擇最大秤量為200g，分度值是0.1mg的TG328B天平，工作條件較為標準且正常的情況下，使用裝置對一組數(shù)據(jù)進行檢定，并且采用另外一個計量檢定站用標準裝置對這組數(shù)據(jù)進行檢定，結果見表1。

3 結語

機械天平計量檢定當中，測量不確定度的評定和選擇的計量標準器的準確性決定了檢定結果的質量，精確的計量標準器在很大程度上提高了檢定結果的質量。機械天平計量檢定當中，測量不確定具有非常廣泛的應用范圍。從某種意義上講，對某一確定物質的量進行確定或者建立計量標準時，必須要控制好每個環(huán)節(jié)的質量控制[5]。

參考文獻

[1] 梅麗.關于機械天平對測量結果的不確定度評定分析[J].科技風，2013，12（23）：330-332.

[2] 劉友.機械天平計量準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] 《全國法定計量檢定機構大全（上冊）》和《全國計量檢定、校準能力檢索信息系統(tǒng)》面向全國發(fā)行[J].中國計量，2014，2（3）：245-246.

[4] 柏靜.200g/0.1mg級電子天平示值誤差測量不確定度評定[J].中國高新技術企業(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.