專用砝碼校準與測量值的不確定度評定研究

(滄州市計量測試所 河北 滄州 061000)

引言

JJG99-2006《砝碼檢定規程》中，針對專用砝碼的定義、適用范圍，及砝碼檢定時的計量設備、計量方法、容許誤差等都具備詳細的介紹，展開專用砝碼校準與測量值不確定度評定時，應當對《砝碼檢定規程》有所重視，以此為基礎，結合自身需要，確定校準程序、評價砝碼質量、評定砝碼不確定度。

一、專用砝碼校準措施

(一)重視技術規程編制工作

技術規程可以在出具砝碼校準證書，或為專用砝碼提供質量值、擴展不確定度時提供砝碼計量指導，主要是包括檢定程序、計量材料、風險識別及預控、綜合評價標準，可以盡可能的降低專用砝碼計量誤差，或提供誤差區間更小的測量浮動值。從檢定程序來看，JJG99-2006《砝碼檢定規程》可以為砝碼計量流程提供基本指導，實驗室在檢定砝碼時，可以結合自身實際概況，以計量方法、計量精度需求、計量設備、計量人員、實驗室環境等確定檢定程序，可以較為規范、科學、嚴謹的保障測量值精準度。從計量材料來看，應當根據需要選擇適宜精度的天平、砝碼，及其他輔助材料，注意天平量程、精度及砝碼等級、標稱值誤差等。從風險識別及預控來看，砝碼計量、質量評價時候，容易出現計量誤差、示值誤差，又可在主觀偏差風險下，出現誤差修正失誤、計量步驟缺失、數據處理出錯、標準砝碼誤差值大等問題，導致專用砝碼校準結論不準，因而，應當落實材料控制、流程監督管理、檢定數據記錄等工作，規避校準出錯問題，從綜合評價標準來看，可以借助JJG99-2006《砝碼檢定規程》中的砝碼MPE絕對值表格及專用砝碼校準精準度要求，判斷檢定所需的天平、標準砝碼，根據擴展不確定度等，還可以評價專用砝碼質量[1]。

(二)重視校準設備精準度

校準設備精準度主要體現在天平、砝碼質量上，另外檢測環境干擾的溫度、濕度、磁場、風速計量設備的精準度也可能會對專用砝碼校準工作產生影響，設備精準度保障工作主要包括精準度需求判斷、設備采購及倉儲管理、設備校準及規范使用。從需求判斷來看，選擇適宜精準度的天平、砝碼時，應當根據待測砝碼質量、測量誤差精準度需求，計算容許誤差范圍，結合砝碼MPE絕對值表格，判斷砝碼等級。從設備采購及倉儲管理來看，要選擇正規且品控較好的廠商，盡可能的降低機械誤差、熱加工誤差，重視自主質檢，提升合格率。保存時，應使用專用包裝，并獨立分格保存在干燥環境中，避免出現磨損、氧化反應等，從設備校準及規范使用來看，天平擺放、砝碼取用應遵守相關操作規范，使用前，應對天平等設備進行目測、實測，評估設備精準度，可以從設備精準度層面，確保專用砝碼測量質量。

例如，某專用砝碼經過粗略測量為145.1kg，測量誤差值不高于10000mg，則可以計算該砝碼為100kg時，最大容許誤差為6891.8mg，該誤差等級低于M1,高于M12,因為可以假定該專用砝碼為M1，抉擇標準砝碼、天平時，使用F2等級，一般可以較為在精準度要求范圍內，保障專用砝碼測量質量，另外，重視天平生產廠商生產產資質、生產能力，天平機械加工誤差可以得到規制，合格率普遍較高，實驗室檢測專用時，誤差修正任務量可以大幅度降低，具體使用天平時，可以通過目測觀察天平是否存在傾斜、磨損等情況，可以及時擺正、更換、校準，保障專用砝碼檢測質量。

(三)重視校準技術人員管理

校準技術人員可以從專業能力、技術水準、自我規制能力等方面確保專用砝碼校準質量，從專業能力來看，專業能力較強的技術人員在理論知識體系、實驗操作技能、數值異常判斷能力等方面都具備明顯優勢，因而，對校準技術人員展開專業培訓時，應當確保技術人員能夠明確是砝碼校準原理及校準出錯影響因素、防范手段，鼓勵技術人員熟練實驗技能、積累實驗經驗，綜合保障實驗人員職業素養，從技術水準來看，應當加強技術人員考核，確定技術人員綜合素養，可以在校準砝碼時，確保實驗人員的實驗資質，也可以根據不同精度、復雜程度的校準項目，選定不同資質層次的技術人員，保障砝碼校準質量，從自我規制能力來看，校準技術人員自我規制能力可以在預防主觀偏差風險下，確保砝碼校準工作的精準度，因而，應當綜合運用道德教育、企業文化、獎懲制度，鼓勵技術人員自我規制，保障砝碼校準工作的精準度。

(四)重視校準環境合規性

實驗室環境中的溫度、濕度、靜電、磁場等及其他浮動變化，不可避免的對專用砝碼測量工作產生負面影響，除了可以借助重復側臉，修正不確定度誤差外，還應當重視實驗環境的規范性建設。首先，實驗室實驗環境應當作為實驗室實驗能力的評價維度，展開專用砝碼校準時，應當抉擇具有相應資質的實驗室，其次，應當重視實驗室環境管理及實驗前環境檢測，盡可能的降低實驗室環境對砝碼測量工作的干擾，保障砝碼校準質量。

二、專用砝碼不確定度評價措施

(一)砝碼不確定度影響因素

綜合來看，砝碼不確定度受測量重復性、標準砝碼、空氣浮力、標準天平影響，導致砝碼測量值存在不確定性，是校準專業砝碼時的重要評價項目。從測量重復性來看，受溫度、濕度、靜電、空氣等波動影響，多次重復測量結果可能存在差異，是砝碼測量值存在不確定性的重要影響因素，應至少重復測量三次，統計分析得出不確定度，從標準砝碼來看，標準砝碼質量不穩定性、標準砝碼擴展不確定度對標準砝碼運用效果同樣存在負面影響，JJG99-2006《砝碼檢定規程》中的標準砝碼擴展不確定度≤1/3|MPE|，質量不穩定性造成的測量偏差是|MPE|除以3，覆蓋因子k可以為2，從空氣浮力來看，空氣密度、空氣密度偏移量會對測量數值產生負面影響，需要測定空氣密度及其偏移量，依托標準砝碼密度、專用砝碼密度，計算空氣浮力造成的不確定度，從標準天平來看，標準天平引起的不確定度除了在重復測定發生作用外，還可以在天平分辨分度值影響下，對于測量精準度產生負面影響，一般由校準天平分度分度值d除以2，再乘以[2]。

(二)砝碼不確度評價標準

對砝碼不確定度的評價，可以通過數據統計分析及結論比較進行質量保障，所得結果一般具備科學嚴謹性，對出具專用砝碼校準證書，檢測專用砝碼質量均存在指導價值。從數據統計分析來看，可以基于測量重復性、標準砝碼、空氣浮力、標準天平，逐一進行不確定度測定，隨后對取得的四個不確定度取平方和后再開方，最后引入覆蓋因子，得到專用砝碼的擴展不確定度，從結論比較來看，可以根據所取得的擴展不確定度數值，與專用砝碼校準證書、專用砝碼既往校準數據，判斷擴展不確定度數值是否偏大或偏下時，若數值異常，則應評估校準工作是否存在較大失誤，可以較好的保障專用砝碼校準流程質量。

三、總結

技術規程、校準設備、校準技術人員、校準環境對砝碼校準質量存在較大影響，應重視技術規程編制、校準設備質量、校準技術人員管理、校準環境干擾程度減弱，在評定專用砝碼不確定度時，應注意影響因素、評定標準的綜合運用。