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              地磅稱量不穩定檢定方法及過程分析

              日期:2018/05/15 11:26
              地磅稱量
                      本篇文章介紹了地磅稱量不穩定檢定方法,上海志榮衡器廠家對其過程進行詳細分析,以期能夠幫助相關企業提高地磅的準確度。地磅是當前貿易結算、高速收費站稱量汽車質量的稱量設備,稱量的準確程度將直接影響稱量過程的最終結果,所以,我們必須對地磅的稱量結果進行合理評定,計算稱量結果的最佳估計值以及分散性大小。
               
                      一、稱量的對象和依據
                 
                      (一)本文的稱量依據及客觀條件
               
                      本文所依據的標準是:JJG539-1997《數字指示秤檢定規程》。環境條件分別是:溫度在零下十攝氏度到零上四十攝氏度之間、濕度范圍在70%RH以下、室外檢定現場沒有雨雪等惡劣天氣、風力在4級以下。本文的稱量標準是:M1級砝碼。 
                
                      (二)本文的被稱量對象及誤差允許范圍
               
                      地磅Ⅲ級。本文使用的檢定分度值是e,1e代表10kg的質量,本文所允許的最大誤差值是0-500e再允許±0.5e,500e-2000e再允許±10e,2000e以上再允許±1.5e。這就是本文的被測對象,以及允許的誤差范圍。 
                
                      (三)實際稱量的過程
               
                在實際稱量中,我們使用直接加載砝碼和直接卸載砝碼的方式,控制被稱量物的質量,這樣的方法雖然比較麻煩,但是非常實用,造成的誤差也會較少,我們采取分段稱量的方式記錄地磅的顯示數值,然后再把這個數值和標準砝碼的質量進行對比,這兩者的質量之差就是我們需要的誤差值。稱量過程如下圖:
               
                      二、本文使用的數學模型
               
                E=I-L+0.5e-ΔL 
                在這個公式中,各個字母代表了各自的含義:E代表了地磅的誤差,也就是我們最終需要的數值,單位是kg;L代表了標準砝碼的質量數值,單位是kg,I代表了在地磅上顯示的標準砝碼為L時的數值,單位是kg;e代表了分度值,在上文中已經提到,單位是kg;ΔL代表了需要附加的砝碼質量數值,單位也是kg。
               
                      三、不確定度的來源分析
               
                不確定度的來源主要從以下幾個方面來分析,包括設備、人員、環境、方法及被測對象等因素。
                      (1)地磅顯示的數值I的不確定度來源用u(I)表示,它主要是由地磅稱量重復性u(I1)、分辨率u(I2)、偏載誤差u(I3)三項組成。
                      (2)標準砝碼L的不確定度用u(L)表示。
                      (3)附加砝碼ΔL的不確定度用u(ΔL)表示。
                      (4)環境條件變化影響的不確定度用u4表示。
               
                      四、地磅的不確定度分量的計算
               
                      (一)計算地磅示值I的不確定度u(I)
               
                因為我們采用直接加載和卸載標準砝碼的方法進行試驗,具體操作人員在放置砝碼以及讀取數值的過程中,難免會產生這樣或者那樣的誤差,這時,我們就需要對地磅的某點進行重復性稱量,計算此時的不確定度,u(I1)。具體的方法是:選取生產廠的一個地磅,稱量的質量范圍在0-30t之間,檢定分度值是10kg。在質量達到10t的時候,對地磅反復進行5次稱量,得到的稱量數值為Xi。最后計算得到u(I1)=0.32kg
               
                      (二)地磅分辨力引起的標準不確定度分量u(I2)
               
                對于使用數字顯示的方式進行稱量的儀器,由于分辨力(δX)引起的不確定度用公式u(δX)=029δX來表示,因此:u(I2)=0.29×e=2.9kg。
               
                      (三)地磅偏載誤差引起的標準不確定度分量u(I3)
               
                我們對地磅進行偏載檢定,根據地磅的最大量程的1/3重量的砝碼放在1/4的秤臺面積中,最大的顯示數值與最小的顯示數值之差,不應超過允許的誤差值,半寬為10kg,一般取其誤差為偏載檢定時的1/3,并服從均勻分布,最后計算出u(I3)=1.92kg。
               
                      (四)標準砝碼L的標準不確定度u(L)
               
                我們通過查閱資料得知,1t質量的砝碼的最大允許誤差為±0.05kg,我們認為這種誤差方式服從均勻分布理論,1t砝碼的標準不確定度因標準砝碼共30t,故得u(L)=30×u′(L)=30×0.03kg=0.90kg[2]。
               
                      五、合并不確定度分量
               
                      (一)標準不確定度匯總 
              地磅稱量數據
                      (二)合成標準不確定度
               
                由于上文中的上各種不確定度分量沒有存在任何聯系,它們互不相關,所以合并這些不確定度分量,公式為: 
                u2c(E)=[EI×u(I)]2+[EI×u(L)]2 
                uc(E)=3.492+0.902kg=3.6kg
               
                      (三)合成標準不確定度有效自由度νeff
               
                它的公式為: 
                νeff=u4c(E)[c1u(I)]4νI+[c2u(L)]4νL=73 
                取νeff=50
               
                      (四)擴展不確定度U
               
                我們已經合成了不確定度uc(E),再乘以置信因子k,置信概率為95%,νeff=50,最后得到:k=201,則:U=kuc(E)=2.01×3.6kg≈7.0kg。
               
                      六、總結
               
                地磅的檢定分度值為10kg,在質量為10t時的示值誤差為1kg,其擴展不確定度為7.0kg,其在使用中的最大允許誤差值為30kg,7.0kg<(1/3×30)kg,所以,這個地磅符合檢定系統的要求。 
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