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电子衡器计量检定不确定度评定相关问题探讨
点击次数:528 发布时间:2018-02-24
 

  在对电子衡器计量检定不确定度进行测量检定时,由于电能表的使用与各种家用、工用电器有很大关系,所以要充分考虑各种影响不确定度的因素,再利用对电能表装置计算测量不确定度的各种分散化分量数值,然后合成标准不确定度,计算出扩展不确定度。zui后,利用标准装置对电能表进行测量检定,而且要充分考虑测量不确定度的所有影响因素。本文以电子称为研究对象,针对于测量结果的不确定度进行全面分析与评定,以供相关工作人员参考。

  测量不确定度是测量结果的一个有效参数,使被测量值的表征呈现分散性特征。测量不确定度利用不确定度的方法,形成给定倍数的标准偏差值,提供定值信度区的半宽度值。测量不确定度的参数由各种分量来构成,其获取各种不确定度值的方法复杂多样。在获取不确定度值的时候,要充分考虑到各种变化因素对测量结果所造成各种修正变化,尤其是当测量工作处于统计控制的状态之下,也就是说,对同一计量检定做多次测量,所测量的分散性结果数据再按照贝塞尔公式进行计算。另外,测量不确定度与测量结果是紧密相连的一个参数,也是测量结果显示的一个重要方面,在测量结果的报告中应与测量结果同时出现。

  测量不确定度的不确定性体现在测量结果的误差性、测量结果的可靠性以及不肯定程度,并以参数的形式来反映测量结果的质量。受各种人为因素和测量因素的影响,所获取的测量值具有分散性特点,每一次所测量的结果数据都不相同,而是规律性的、按照一定概率分散在某个数值区间,这种概率也具有一定的分散性特征。根据这种分散性特征,测量不确定度就反映出被测量值的分散性参数,进一步确定测量结果的数据与真值的接近程度。为了将这种分散性特征表征化,测量不确定度就利用标准差或标准偏差的数据值来表示。在实际使用时,就可以利用测量不确定度来计算测量结果的置信区间,所以测量不确定度可以用标准偏差和置信区间的半宽度来表示。

  2.测量不确定度与测量误差

  人们经常将不确定度与误差混为一谈,其实不确定度与误差既有区别又有。误差理论有其独特的理论体系,它以线性代数、概率论和微积分变换为数学计算基础,利用实验标准差作为误差分析的基本手法,这些也都是测量不确定度的理论基础,其研究手段也较为相似。从本质上来讲,不确定度是以误差理论为基础产生和发展起来的,在分析评价手段与计算方法上大同小异。二者的不同之处体现在两者的定义上,测量误差反映出的是测量结果与真值之间的差度值,测量不确定度反映的是测量结果在数据值上的分散性,并通过对整个测量过程的分散性数据进行分析和评定,得出一个数值区间。

  在具体操作上,测量不确定度反映测量值的分散性数据,在分析与评定过程中,根据实验结果、资料参考、经验分析等来进行定值的大致确认,这种分析评定的方法很容易受到测量人员的认识程度、专业水平的影响。测量不确定度跟误差一样,也是一个估计值,并不能代表真实值,不能用来对量值进行修正。误差反映的是测量结果数据与真实值的偏离程度,它具有很大的估算性,也不能准确地反映真实值。但是误差不受外界的人为因素影响,是一种更客观存在的现象,根据测量的性质可以进行各种个别化的分类,在某些时候甚至可以对测量进行修正。从操作过程中可以看出,测量不确定度与误差在评定方法、评定过程、评定结果、影响因素、性质类别、对测量结果的修正等方面存在明显的差别,这些都是二者的不同之处。只有弄清了测量不确定度与测量误差的区别,才能更好地将测量不确定度运用到计量检测工作中,避免与误差测量工作混为一谈。

  3.研究对象

  从我国现行的相关规定章程当中来看,在进行研究过程中,我们需要将外界温度条件控制在-10~40℃。然后采用100mg~10kg的四等砝码进行研究,其中每一类砝码的误差值均不得超过±(0.5mg~0.5g)。为了保证测量结果的准确性,顺利完成研究工作,在本研究当中决定选用的对象是Ⅲ级电子秤,要求该电子秤的称量zui大应为15Kg,分度值为5g。

  4.电子衡器的测量过程

  在测量过程中,研究者需要从零开始,通过不断增加砝码来分析,在增加砝码的过程中,研究者需要注意的是,应由小到大按照顺序进行增加,直到达到电子秤的zui大称量,然后采用再由小到大逐渐减少砝码,zui后回到零。在整个过程中,所出现的示值误差也就是标准砝码与分段示值之间的差。从我国现行的相关规范章程来看,我们在检定电子秤的过程中,需要选取zui大称量、zui大称量的一半、2000分度值、500分度值等称量点来评定电子秤测量结果的不确定度。

  5.建立数学模型

  为了保证研究结果的准确性,我们需要建立的数学模型为:△E=P-m在本数学模型当中,△E值的是电子秤的示值误差,P表示的是电子秤的示值,而m表示的是标准砝码的值

  5.1不确定度的评定方法

  在本研究过程中,我们所选定的研究对象是一台Ⅲ级电子秤,要求该电子秤的zui大称量在15kg,其分度值要求为5g。为了测定结果的准确性,我们决定采用重量为100mg~10kg的四等砝码进行测量,并且要求每个砝码的误差不超过±(0.5mg~0.5g),所以根据分析,在本研中存在的不确定主要来自以下三阶段:a.由于在测量过程中具有重复性,导致电子秤存在不确定度;b.由于温度的差异以及电子秤水平偏差而导致电子秤存在不确定度;c.由于电源或者电压的影响而导致电子秤存在不确定度。

  5.2因电子秤的示值(P)而存在的不确定度

  (1)因温度条件的影响以及电子秤的水平偏差而引起的不确定度

  首先,我们需要测定电子秤因水平偏载而引起的不确定度,此时要求在电子秤上zui大称量的1/3砝码放在秤台面积的1/4上,此时砝码所占的半宽为2.5g,经过计算,zui大值与zui小值之间的差不大于5g。一般情况下,在日常工作中,我们使用电子秤的过程中,砝码放置的位置所存在的误差要远远小于水平偏载所产生的误差。如果我们将电子称使用过程中的偏载误差设定为试验中误差的1/3,并且要求其分布满足设计要求,那么我们可以计算出电子秤因水平偏差而引起的不确定度为0.48g,也可以计算出其自由度为50。

  (2)因电源或电压而引起的不确定度

  在试验过程中,如果电源电压发生变化,那么示值也会发生变化。一般来说,示值变化的幅度为0.2分度值,也就是1.0g,如果说半宽为1.0g,并且其分布情况满足设计要求,那么我们可以计算出其不确定度为0.58g,自由度为50。

  (3)输入量P的不确定度

  由于测量重复性引起的不确定度、电子秤偏载误差引起的不确定度、电源电压引起的不确定度是输入量P不确定度的三个分项,并且三者彼此独立,因此我们可以将上述的不确定度起来,进而就可以计算出输入量P的不确定度以及自由度为150。

  5.3合成标准不确定度

  本次研究中,输入量P和输入量m相互独立,首先可以求出二者的灵敏系数:1,-1。因此可以求出合成标准不确定度为0.96g。经计算,合成标准不确定度的有效自由度为179。

  5.4扩展不确定度

  将合成标准不确定度的有效自由度估算为100,置信率取95%,查相关资料可得到Kp为1.984,zui终,扩展不确定度为1.8g。

  6.结语

  本文分析了数字指示秤计量结果的不确定度,希望对相关工作有所帮助,在实际工作中,检定工作还面临着一些问题,例如以下两个方面:

  (1)一些检定部门拥有的砝码有限,很难测试大型衡器的zui大称量。

  (2)目前大型衡器越来越多,一些检定部门运输力量薄弱,即使具备了大型砝码,也很难运输到检定现场。因此在以后的发展中,各位同仁还要继续研究,进一步提高电子衡器计量检定工作的整体水平,从而维护市场秩序,促进公平贸易。

  参考文献

  [1] 王博宇,吴俊迪,陈希彦.动态汽车衡示值误差测量不确定度评定[J].现代测量与实验室管理,2010(01):32-33.

  [2] 季华.动态汽车衡检定操作方法与测量结果不确定度评定研究[J].衡器,2013(02):24-25,46.

 

 
 

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