電子天平的檢定注意事項及示值誤差檢定結果的不確定度評定

王愛莉

（安徽省郎溪縣市場監督檢驗所）

0 引言

為保證電子天平的準確、可靠，應注重電子天平的使用和維護，同時必須有效控制電子天平的示值誤差，合理評定電子天平示值誤差檢定結果的不確定度。檢定分度值是確定電子天平等級的關鍵，也是開展檢定工作的基礎。在電子天平的檢定過程中，首先應當選擇符合檢定規程要求的標準砝碼，即配備一組擴展不確定度（k=2）不得大于被檢電子天平對應載荷下最大允許誤差絕對值1/3的標準砝碼，不同載荷點最大允許誤差不同，影響檢定結果的因素不同。

1 電子天平檢定注意事項

1.1 電子天平的檢定項目

電子天平檢定內容一般包括：（1）偏載誤差，（2）重復性誤差，（3）示值誤差。影響電子天平檢定結果的因素很多。在檢定工作過程中，外部影響因素是客觀存在的，充分認識和重視這些因素，才可能消除對檢定結果的影響。有時初次檢定結果不合格，需對檢定流程及環境影響因素進行分析，消除相關影響因素后重新檢定，就會得到合格的檢定結果，即電子天平本身不存在問題，而是外部因素導致檢定結果不合格。因此，在電子天平檢定工作中，依據現行檢定規程對電子天平檢定的同時，應控制環境條件等因素對檢定結果的影響，合理評定檢定結果的不確定度，才能保證電子天平充分稱量優勢。

1.2 電子天平檢定前的準備

電子天平應避免陽光直射，遠離震源、熱源和高強電磁場等環境，如鐵路、公路、振動機等振動機械，無法避免時應采取防震措施。工作室內溫度、濕度應按檢定規程要求設置，一般溫度在-10 ℃～40 ℃，Ⅰ級天平相對濕度不大于80%，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級天平相對濕度不大于85%。室內應清潔干凈，避免氣流的影響，無腐蝕性氣體的影響。操作電子天平不可過載使用以免損壞天平。檢定前應做如下準備：

（1）調整水平。電子天平使用前應調整水平，檢定過程中因擺放位置不平而產生較大測量誤差，等級越高影響越大。

（2）預熱。接通電源，預熱至規定時間后再開始檢定。

（3）校準。因電子天平存放時間較長、位置移動、環境變化，為獲得精確測量，天平檢定前一般先使用自帶標準砝碼校準。

（4）環境條件的監控。應配備分度值不大于0.2 ℃的溫度計，最大允許誤差低于相對濕度5%的濕度計。

（5）標準砝碼的選擇。確定被檢電子天平的產品名稱、型號、準確度等級、最大稱量、最小稱量、實際分度值等信息后選擇對應等級標準砝碼。

2 電子天平示值誤差檢定結果的不確定度評定

因存在電子天平多范圍、多分度及具有不同最大稱量等差別，電子天平示值誤差測量結果的不確定度評定應分別進行。現以特種準確度級、高準確度級和中準確度級的電子天平為例，依次評定200 g、100 g、5000 g示值誤差的不確定度，其他負荷點的不確定度可參照評定。

2.1 概述

2.1.1 檢定依據：JJG 1036—2008《電子天平檢定規程》

2.1.2 環境條件：恒溫室溫度在（16～25）℃內，且溫度波動≤0.5 ℃/h，相對濕度不大于75%，無振動、氣流和磁場等影響。

2.1.3 測量標準：E1等級和E2等級砝碼各一組。

2.1.4 被測對象：Max=200 g、d=0.1mg、e=1 mg的特種準確度級電子天平，Max=100 g、d=1 mg、e=10 mg的高準確度級電子天平和Max=5000 g、d=0.01 g、e=0.1 g的中準確度級電子天平。

2.1.5 測量方法：天平放置于平整、穩固的平臺上，預熱并按規定的使用條件達到平衡穩定。對應用E1等級、E2等級標準砝碼直接測量，電子天平示值與標準砝碼之差為示值誤差。

2.2 測量模型

式中：

Δm——電子天平各載荷點的示值誤差；

p——電子天平各載荷點的示值；

m——各載荷點的標準砝碼值。

2.3 標準不確定度的評定

忽略環境溫度、空氣浮力等因素對標準砝碼和電子天平的影響，僅考慮標準砝碼定值不準、測量重復性、電子天平的分辨力、偏載誤差引入的標準不確定度。

2.3.1 特種準確度級天平最大稱量200 g處示值誤差檢定結果的不確定度評定

（1）輸入量m的標準不確定度u（m）

由JJG 99—2006《砝碼檢定規程》知，檢定合格的200 g E1等級砝碼的最大允許誤差為0.3 mg，則標準砝碼引入的標準不確定度：

（2）輸入量p的標準不確定度u（p）

1）測量重復性引入的標準不確定度u（p1）

在重復性條件下，用200 g E1等級砝碼連續10次測量，得到測量值見表1。

表1 200 g E1等級砝碼10次測量值 單位：g

實際在電子天平的示值誤差檢定工作中，僅測量1次，則：

2）電子天平分辨力引入的標準不確定度u（p2）

分辨力主要影響示值化整誤差，被檢電子天平的分辨力d=0.1 mg，按服從均勻分布估計，因空載、加載兩次影響示值，則：

因為u（p2）＜u（p1），所以舍去分辨力引入的標準不確定度。

3）偏載誤差引入的標準不確定度

按照檢定規程的要求檢定偏載誤差，該電子天平偏載誤差為0.2 mg，半寬a=0.1 mg，按均勻分布，則：

因此，輸入量p的標準不確定度u（p）為：

2.3.2 高準確度級天平最大稱量100 g處示值誤差檢定結果的不確定度評定

（1）輸入量m的標準不確定度u（m）

由JJG 99—2006《砝碼檢定規程》知，檢定合格的100 g E2等級砝碼的最大允許誤差為0.16 mg，則標準砝碼引入的標準不確定度：

（2）輸入量p的標準不確定度u（p）

1）測量重復性引起的標準不確定度u（p1）

在重復性條件下，用100 g E2等級砝碼連續10次測量，得到測量值見表2。

表2 100 g E2等級砝碼10次測量值 單位：g

實際在電子天平的示值誤差檢定工作中，僅測量1次，則：

2）天平分辨力引起的標準不確定度u（p2）

分辨力主要影響示值化整誤差，被檢電子天平分辨力d=1 mg，按服從均勻分布估計，因空載、加載兩次影響示值，則：

因為u（p2）＜u（p1），所以舍去分辨力引入的標準不確定度。

3）偏載誤差引入的標準不確定度

按照檢定規程的要求檢定偏載誤差，該電子天平偏載誤差為3 mg，半寬a=1.5 mg，按均勻分布，則：

輸入量p的標準不確定度u（p）為：

2.3.3 中準確度級天平最大稱量5000 g處示值誤差檢定結果的不確定度評定

（1）輸入量m的標準不確定度u（m）

由JJG 99—2006《砝碼檢定規程》知，檢定合格的5000 g E2等級砝碼的最大允許誤差為8.0 mg，則標準砝碼引入的標準不確定度：

（2）輸入量p的標準不確定度u（p）

1）測量重復性引起的標準不確定度u（p1）

在重復性條件下，用5000 g砝碼連續10次測量，得到測量值見表3。

表3 5000 g砝碼10次測量值 單位：g

實際在電子天平的示值誤差檢定工作中，僅測量1次，則：

2）天平分辨力引起的標準不確定度u（p2）

分辨力主要影響示值化整誤差，被檢電子天平分辨力d=10 mg，按服從均勻分布估計，因空載、加載兩次影響示值，則：

因為u（p2）＜u（p1），所以舍去分辨力引入的標準不確定度。

3）偏載誤差引入的標準不確定度

按照檢定規程的要求檢定偏載誤差，該電子天平偏載誤差為30 mg，半寬a=15 mg，按均勻分布，則：

輸入量p的標準不確定度u（p）為：

2.4 標準不確定度匯總

標準不確定度匯總見表4。

表4 各不確定度分量匯總表

2.5 合成標準不確定度

輸入量m和p標準不確定度分量獨立不相關，由不確定度傳播定律：

則200 g、100 g、5000 g示值誤差檢定結果的合成標準不確定度為：

2.6 擴展不確定度

取k=2，則200 g、100 g、5000 g示值誤差檢定結果的擴展不確定度為：

2.7 測量不確定度報告

特種準確度級電子天平（Max=200 g，d=0.1 mg，e=1 mg）200 g示值誤差檢定結果的擴展不確定度為：U＝0.26 mg，k=2。

高準確度級電子天平（Max=100 g，d=1 mg，e=10 mg）100 g示值誤差檢定結果的擴展不確定度為：U＝2.4 mg，k=2。

中準確度級電子天平（Max=5000 g，d=0.01 g，e=0.1 g）5000 g示值誤差檢定結果的擴展不確定度為：U＝32 mg，k=2。

3 結語

電子天平是在量值傳遞、化學分析、工業計量、貿易結算等工作生活領域常用的計量器具，屬于民生計量的重要組成部分，提高檢定人員技術水平，確保電子天平計量性能的穩定，量值準確可靠，有利于實驗室管理水平和內部質量控制能力的提高，關系產品質量，決定科研技術水平，保障生產生活秩序。