基于Visual Basic對F2級砝碼不確定度評定的軟件設計

鄭建俊

(龍海市質量計量檢驗檢測所 福建 龍海 363100)

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基于Visual Basic對F2級砝碼不確定度評定的軟件設計

鄭建俊

(龍海市質量計量檢驗檢測所 福建 龍海 363100)

利用計算機VB語言的簡易人機交互功能，給出F2級砝碼不確定度評定的思路與流程圖，并設計出相應的不確定度評定軟件。

VB語言；F2級砝碼；不確定度；軟件設計

一、F2級砝碼不確定度評定分析

依據JJG99-2006《砝碼檢定規程》[3]以及JJF1059.1-2012《測量不確定度評定和表示》國家計量規范，本所F2級砝碼的測量將用到的F1級標準砝碼，其測量范圍1mg～500g(包括克組與毫克組)，其擴展不確定度U≤(0.006～0.8)mg，包含因子k=2。

砝碼折算質量的測量采用比較衡量法[4]，即ABA法；由此可得F2級砝碼測量的數學模型：

mB=mA+(VB-VA)(PK-P1,2)±ΔI×d

(1)

中：mB——被測砝碼的折算質量，單位：g或mg；mA——標準砝碼的折算質量，單位：g或mg；VB——被測砝碼的體積，單位：cm3；VA——標準砝碼的體積，單位：cm3；pk——測量時，實驗室的實際空氣密度，單位：g/cm3；p1,2——約定的標準空氣密度，單位：g/cm3；ΔI——被測砝碼與標準砝碼的平衡位置的差值，單位：分度；d——數字指示衡器的實際分度值，單位：mg/分度。

設：mP=(VB-VA)(PK-P1,2)

(2)

則式(1)簡化為：mB=mA+mp±ΔI×d

(3)

表A F2級砝碼的測量不確定度分量一覽表

由上表可知，F2級砝碼的合成標準不確定度為

(4)

有效自由度為

(5)

uc(mcr)所表征的概率分布近似為正態分布，所以F2等級標準砝碼折算質量測量結果的擴展不確定度為

U(mct)=k·uc(mct)(6)

其中，k=tp(v)可按置信概率P及有效自由度veff(可取整為veff)查t分布表得到，P多數取95%。

二、軟件界面分析及設計

由于F2級砝碼有克組與毫克組，所以我們可以根據被測的砝碼值是克組還是毫克組來選取對應檢測用的電子天平，由于我所就兩臺電子天平分別測F2級砝碼的克組與毫克組，因此我們可以在得知被測砝碼值大小時，就可得知選用天平的實際分度值大小，因此可知天平鑒別力所引起的不確定度分量ud。

根據公式(3)可知，空氣浮力的不確定度分量u(mp)與被測砝碼和標準砝碼以及空氣三者的密度有關，因為這些密度數據是固定的，所以被測的砝碼相對應的空氣浮力引入的不確定度分量也是相對固定的(F2等級毫克組砝碼材料密度不做要求)。

標準砝碼引起的不確定度分量u(mcr)由標準砝碼的擴展不確定度及砝碼質量的不穩定性引起，根據JJG99-2006《砝碼檢定規程》可得相應被測砝碼值所選用的F1級標準砝碼最大擴展不確定度為該砝碼相鄰兩個周期檢定結果之差的最大允許誤差的三分之一，采用B類方法評定，可以得知相應的標準砝碼不確定度分量。

軟件可以根據選取的標準砝碼值來確認被測砝碼是克組還是毫克組，并直接選取相應的天平和天平的分度值。軟件界面如下圖所示。

圖 F2級砝碼不確定度計算軟件界面

打開軟件，輸入被測砝碼的10個測量值，可以得到被測砝碼重復性引起的不確定度分量、標準砝碼不確定度分量、空氣浮力不確度分量以及天平鑒別力引起的不確定度分量，最終得到被測砝碼的合成不確定度；根據自由度取值計算擴展不確定需要的置信概率P的值。然后可以得到被測砝碼值的擴展不確定度u(mct)。一次計算完畢后，可以點擊清除，重新開始。具體程序源代碼在此不做贅述。

三、應用實例

我們對F2級100g標準砝碼進行檢測,重復10次測量值分別是：100.0001g，100.0002g，100.0001g，100.0001g，100.0002g，100.0001g，100.0002g，100.0002g，100.0001g，100.0002g。

四、結論

設計軟件界面清晰，操作方面，經過多次驗證，其功能符合需求，能夠準確完成擴展不確定度和有效自由度的計算。因此我們可以利用visual basic將不確定度評定工作從繁瑣的手工計算變為計算機軟件處理，從而大大提升工作的準確性和高效性。

[1]中華人民共和國國家計量技術規范.JJF1059.1-2012.測量不確定度評定和表示.國家質量監督檢驗檢疫總局發,2012-12-03

[2]林卓然.VB語言程序設計(第2版).電子工業出版社,2009-01-01:25

鄭建俊(1984-)，福建莆田人，畢業于莆田學院，本科，工程師，研究方向:民生計量和強制檢定。