對超聲波身高體重秤身高校準方法的研究

龔俊慶

摘 要：本文通過設計一個標準高度模型，對超聲波身高體重秤中的身高項目進行測量，并對使用標準高度模型測量超聲波身高項目的測量結果示值誤差測量進行不確定度評定，通過闡述測量過程中產生的各分量對示值誤差的影響，得到了測量結果的擴展不確定度。

關鍵詞：超聲波身高體重秤；測量結果；示值誤差；不確定度

0 引言

超聲波身高體重秤是采用微電腦控制和超聲波測量技術，自動測量身高，體重，測量結果數碼顯示并語音報出，可與計算機連接，以備存檔。全自動操作，簡便快捷，測量身高，采用超聲波無接觸測量，防止傳統手動壓桿測量存在的交叉感染風險，被廣泛的的運用在醫院、學校、部隊、體檢中心、健身房等部門。

本文通過設計一個標準高度模型，對超聲波身高體重秤身高進行計量校準，用于確認儀器的準確性，并通過使用標準高度模型對超聲波身高體重秤的身高部分測量誤差的不確定分析來確認方法的科學可靠。

1不確定度評定

本文以測量分辨率為0.5cm，測量范圍為（0.5～2）m的超聲波身高體重秤為例，用1米的標標準高度模型對超聲波身高體重秤的身高進行測量，并對其測量結果示值誤差不確定度進行評定。

1.1 測量方法

本文采用的標準高度模型由底部一塊（200×200）mm，平面度不超過0.5mm，厚度為5mm的鋁板，頂部由一塊（300×300）mm，平面度不超過0.5mm，厚度為5mm的鋁板，中間由直徑50mm鋁桿連接，頂部與底部的平行度不超過1mm組成。標準高度模型的實際高度的擴展不確定度不超過1mm（k=2）。

測量時，將標準高度模型底面朝下豎直放置在超聲波身高體重秤上，讀取超聲波身高體重秤上身高示值，代入公式（1）計算示值誤差。

1.2 數學模型

△h=H-L （1）

式中 △h ——超聲波身高體重秤身高示值誤差，（cm）；

H——超聲波身高體重秤身高示值，（cm）；

L ——標準高度模型實際高度，（cm）；

1.3 方差和靈敏系數

由于輸入量H和L互不相關：

依： （2）

式中，

1.4 計算分量標準不確定度

1.4.1輸入量H引入的標準不確定度

u（H） 由測量重復性u（H1） 或超聲波身高體重秤分辨率u（H2）

1.4.1.1測量重復性引入的不確定度 u（H1）

采用A類方法進行評定。

在裝置正常工作及重復性條件下，測量10次結果如下：

由貝塞爾公式計算單次測量實驗標準偏差：

s= ≈0.211 cm

則u（H1） =s=0.211 cm

1.4.1.2超聲波身高體重秤分辨率引入的標準不確定度u（H2）

采用B類不確定度評定方法。

身高體重秤的的分辨率為0.5cm，半寬 =0.25cm，為均勻分布，

k= ，則：

≈0.144cm

依據JJF 1033-2008計量標準考核規范 C.1.4當重復性引入的不確定分量大于儀器的分辨率所引入的不確定度分量時，可以不考慮分辨率所引入的不確定度分量。故：

u（H） =u（H1） =0.211 cm

1.4.2輸入量L的引入的標準不確定度u（L）

輸入量L 由標準高度模型實際高度測量結果不確定度u（L1） ，標準高度模型平面度u（L2） ，標準高度模型頂部與底部平行度u（L3） 引入；

1.4.2.1標準高度模型實際高度測量結果不確定度u（L1）

標準高度模型的實際高度的擴展不確定度U=1mm（k=2），則：

=0.5mm=0.05cm

1.4.2.2標準高度模型平面度u（L2）

標準高度模型的平面度不大于0.5mm， 為均勻分布， k = ，則：

0.29mm=0.029cm

1.4.2.3標準高度模型頂部與底部平面度u（L3）

標準高度模型的平面度不大于1mm， 為均勻分布，k= ，則：

0.58mm=0.058cm

≈0.0067

u（L） ≈0.082cm

1.5合成標準不確定度計算

各不確定度分量中不存在相關性，將以上各項合成有：

uc≈0.23cm

1.6 測量結果擴展不確定度

取包含因子k=2，由上述分析得出：

U=k×uc=2×0.23≈0.5cm （k=2）

2結論

有上述可知，對于分辨率為0.5cm超聲波身高體重秤身高測量結果不確定度主要由儀器自身的分辨率或重復性引入，標準高度模型引入的不確定度分量很小。本套裝置穩定、準確，使用方便，能夠對超聲波身高體重秤中身高的進行快捷準確可靠的計量，也可作為身高部分的標定標準使用。

參考文獻：

[1] JJF 1059.1-2012 測量不確定度平度與表示[S]，北京：中國計量出版社，2012.

[2] JJF 1001-2011 通用計量術語及定義技術規范[S]，北京：中國計量出版社，2011.