檢定分度值e對電子天平檢定結果的影響分析

徐亞迪(合肥市計量測試研究院 安徽合肥 230088)

電子天平是依據電磁力平衡重力原理而研制開發的計量器具。一般而言，由于其具有稱量準確可靠、顯示快速清晰、靈敏度高的基本特點，故而在科學研究、貿易結算、醫療衛生等諸多領域得到廣泛應用，所以確保電子天平的基本性能符合使用要求就顯得尤為重要。為保證量值準確可靠，電子天平一般須經計量技術機構檢定合格后方可使用。根據JJG 1036-2008檢定規程，要對一臺電子天平的計量性能進行綜合判斷，往往取決于偏載、重復性及示值誤差的檢定等多項指標。但無論是檢定過程還是檢定結果的確認，檢定分度值e的作用都極為關鍵。

1 電子天平檢定規程相關計量性能要求

JJG 1036-2008電子天平檢定規程中，與檢定分度值e相關的計量性能要求如下：

1.1 實際分度值(d)：

這一數值指的是最小可讀到的兩個相鄰示值之差。

1.2 檢定分度值(e)：

這一數值指的是以質量單位來表示、用于劃分天平級別并進行計量檢定的值。檢定分度值e一般由生產商根據表1確定。

1.2.1 檢定分度值e通常可取下列形式：

1×10k或2×10k或5×10k， k為正整數、負整數或零。

1.2.2 檢定分度值e由下式規定：

d≤e≤10d，在一般情況下，還應滿足e=10kkg，其中k取正整數、負整數或零。

1.3 天平準確度級別與e的關系

見表1。

表1 天平準確度級別與e的關系

1.4 最大允許誤差(MPE)

加載或卸載時的MPE見表2。

表2 最大允許誤差(MPE)

1.5 示值誤差計算方法

當檢定分度值e小于實際分度值d的5倍時，為了消除任何包含在數字示值中化整誤差，檢定人員應先確定天平修約前的示值，計算公式如下：

(1)

式中：P—修約前的示值；I—天平的示值；△L—附加砝碼值。

E=P-L

(2)

式中：E—化整前的示值誤差；L—載荷值。

Ee=E-E0

(3)

式中：Ee—化整前的修正誤差；E0—零點或零點附近的誤差。

當檢定分度值e不小于實際分度值d的5倍時，檢定人員不需要考慮化整誤差的影響，不使用附加砝碼，則(1)式中和相等，直接將天平的示值代入(2)、(3)式計算。

2 檢定分度值e對電子天平計量性能的影響

對于某些型號的電子天平，從銘牌可以看出，生產廠選定的檢定分度值e不滿足d≤e≤10d。規程允許按照銘牌標注的檢定分度值e進行檢定，但檢定結果會產生相應變化；所以，無論計量檢定員還是天平使用人員都需要關注。

現選取METTLER TOLEDO品牌XS105型電子天平與XSR105型電子天平對比說明。設備銘牌標注的計量性能對比，參見表3。

表3 XS105型與XSR105型電子天平計量性能對比

2.1 對最小秤量的影響

根據表1要求，Ⅰ級天平最小秤量為100 e，結合表注分別計算兩種型號天平的最小秤量。

對于XS105型電子天平，0.1 mg≤e<1 mg，最小秤量用100e計算，為10 mg；對于XSR105型電子天平，e=1 mg，需要按表注要求用d代替e計算最小秤量，即用100 d計算，為1 mg。故兩款實際分度值d相同的電子天平，經計算得到不同的最小秤量，銘牌標注的檢定分度值e更大的最小秤量反而更小。

2.2 對最大允許誤差的影響

電子天平的最大允許誤差以分段形式表示，按照表2要求對XS105型與XSR105型電子天平進行分段，并將分段結果和各段的最大允許誤差分別用檢定分度值e和實際質量值表示，并記錄于表4、表5中。

表4 XS105型電子天平(e=0.1mg)最大允許誤差

表5 XSR105型電子天平(e=1mg)最大允許誤差

與XS105型電子天平相比，XSR105型電子天平放大了檢定分度值e，這就導致全稱量范圍最大允許誤差相應放大，在一定程度上降低了準確度要求。對于客戶而言，兩種型號天平經計量技術機構檢定，結論均有可能為Ⅰ級合格，但是判定標準即以實際質量值表示的最大允許誤差并不相同。

3 檢定分度值e對電子天平示值誤差檢定方法的影響

依據檢定規程要求，當電子天平的實際分度值d大于1/5檢定分度值e時，應當先檢測使用附加砝碼確定天平修約前的示值，以消除任何包含在數字示值中化整誤差。

現選取METTLER TOLEDO品牌ML4002/02型與ML4001/02型電子天平對比說明。設備銘牌標注的計量性能對比見表6。

表6 ML4002/02型與ML4001/02型電子天平計量性能對比

對于ML4002/02型電子天平，e=10d，不滿足d>1/5e，檢定員可直接根據(2)、(3)式計算示值誤差；對于ML4001/02型，e=d，滿足d>1/5e，檢定員可根據(1)、(2)、(3)式先使用附加砝碼確定天平修約前的示值，消除任何包含在數字示值中化整誤差，再計算示值誤差。

由檢定結果可知，雖然實際分度值d相差10倍(即ML4002/02型電子天平比ML4001/02型多顯示一位)，但因為檢定分度值e的影響，檢定過程中通過使用附加砝碼消除了化整誤差，所以最終兩種型號天平的最大允許誤差要求是一致的。

4 結語

概言之，電子天平檢定，必須在一個較為穩定的測試環境中進行，這樣才能去除外觀因素對其結果的影響。而計量檢定員在檢定時，應明確被檢電子天平檢定分度值e和實際分度值d的倍數關系，嚴格按照檢定規程要求，合理選擇示值誤差檢定方法。在設備經計量技術機構檢定后，電子天平使用人員應對檢定證書進行計量確認。除關注檢定結論外，使用人員還必須明確最小秤量，并使用檢定分度值e計算全稱量范圍內各段以實際質量值表示的示值誤差，確認其是否符合預期使用要求。