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浅析SCS-120型地磅测量结果不确定度评定

时间:2019-05-24 13:56:52   点击数:

1 概述

1.1 电子汽车衡测量结果不确定度评定依据

JJG539-2016《数字指示秤检定规程》

JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》

JJG99-2006《砝码检定规程》

1.2 被检对象

SCS-120型电子汽车衡, 检定分度值e为20kg, 最大秤量120t, 最小秤量400kg, 准确度等级III, 传感器数量8只, 生产厂家:哈尔滨精士达衡器公司。

2 数学模型

根据JJG 539-2016《数字指示秤检定规程》, 可建立数学模型:

 


式中:М——加载到承载器上的标准砝码

P——化整前的示值, 即P=Ι+0.5e-ΔМ, ΔМ为检定时承载器上施加的0.1e附加砝码的总和

Ε——电子汽车衡化整前的误差

3 测量不确定度来源分析及计算

测量不确定度的来源须根据实际测量情况进行具体分析, 应从测量仪器、测量环境、测量人员、测量方法等方面全面考思, 并做到不遗漏, 不重复。不确定度来源分析如下:

(1) 化整前的示值P的标准不确定度来源主要是重复性引入的标准不确定度分量μ (P) 、偏载引入的标准不确定度分量μ (p') 和分辨力引入的标准不确定度分量μ (δx) 。

(2) 标准砝码М引入的标准不确定度分量μ (M)

(3) 附加砝码ΔМ引入的标准不确定度分量μ (ΔM)

(4) 工作环境条件变化引入的标准不确定度分量μ1

3.1 化整前的示值P的标准不确定度μ (P)

3.1.1 重复性引入的标准不确定度分量μ (P)

根据JJG539-2016《数字指示秤检定规程》可知, 对于某一载荷, 记录其示值为I, 连续加放相当于0.1e的附加砝码, 直到秤的示值明显地增加一个分度值, 此时, 加到承载器上的附加砝码为ΔМ, 则化整前的示值P=Ι+0.5e-ΔМ。重复性条件下, 在60T载荷点进行10次连续测量, 化整前的示值 (p1~p10) 分别为60006kg, 60004kg, 60000kg, 59998kg, 59996kg, 60000kg, 59998kg, 60000kg, 59998kg, , 59998kg。

 


测量中的失误或突发因素不属于测量不确定度来源, 在测量不确定度评定中, 应刷除测得值中的异常值, 本次评定采用拉格布斯准则来检验p1~p10中是否有异常值。

p1~p10中残差绝对值最大者为p1, 则p1为可疑值pd为2.033, 取包含概率p=0.95, 则显著水平不是异常值, 连续测量数据中没有异常值。

平均值的标准不确定度为:

 


自由度νP=10-1=9。

3.1.2 偏载引入的标准不确定度分量μ (p')

在进行偏载检定时, 对于承载器支撑点数N>4的秤, 应将1/ (N-1) 最大秤量的砝码施加在每一个支撑点上方, 面积应在承载器的1/N的区域内。该衡器在进行偏载实验时应在承载器上施加的标准砝码, 根据JJG539-2016《数字指示秤检定规程》该衡器在17.14t载荷处最大允许误差为±1.0e即±20kg, 即半宽为20kg。在电子汽车衡测量结果测量过程中放置砝码的位置较为注意, 因此实际偏载引入的误差远比偏载实验的最大允许误差小, 根据经验一般只有偏载实验误差的1/10, 服从均匀分布, 包含因子

 


由于电子汽车衡偏载引入的标准不确定度评定的信息来源于经验估计, 所以认为准确性有80%, 因而其相对标准不确定度因此自由度为:

3.1.3 分辨力引入的标准不确定度分量μ (δx)

由于该电子汽车衡的示值误差测试过程是通过逐渐施加0.1e砝码直至汽车衡示值明显增加一个分度值的方法确定的, 因此分辨力δx为0.1e即2kg。对于数字显示器分辨力δx引入的标准不确定度μ (δx) 的评定采用B类评定, 半宽度为, 服从均匀分布, 包含因子

 


由于分辨力是常数, 其来源可靠故, 自由度μδx=∞

3.1.4 标准不确定度μ (P) 的计算

被测仪器的分辨力会对测量重复性有影响, 当重复性引入的标准不确定度分量大于被测仪器的分辨力所引起的不确定度分量[μδx=0.58kg]时, 可以不考虑分辨力所引起的不确定度分量。重复性引入的标准不确定度分量和偏载引入的标准不确定度分量彼此独立不相关, 因此

 


 


3.2 标准砝码М引入的标准不确定度分量μ (M)

电子汽车衡准确度等级III, 故用M1级砝码进行检定, 1t砝码的最大允许误差为±0.05kg, 即半宽为0.05kg, 服从均匀分布, 包含因子, 因此1个砝码的标准不确定度分量:

 


测量60t秤量点时用1t标准砝码60个, 各砝码在量值传递是用同一套计量标准传递的, 在采用组合的标准砝码时, 可以认为这60个独立砝码之间是正强相关, 其相关系数为1, 则其标准不确定度为:

 


实验室检定砝码来源可靠, 一般认为准确性有90%, 因而其相对标准不确定度

 


3.3 附加砝码ΔМ引入的标准不确定度分量μ (ΔM)

μ (ΔM) 与μ (M) 的计算过程相同, 该电子汽车衡用的附加砝码ΔМ为0.1e砝码即为2kg砝码, 最大允许误差为±0.0001kg, 因其最大允许误差值比标准1t砝码的最大允许误差值小很多, 又因在测量过程中只用到10个2kg附加砝码, 所以认为附加砝码引入的标准不确定度分量μ (ΔM) 可以忽略不计。

3.4 工作环境条件变化引入的标准不确定度分量μ1

本次测量过程将温度、湿度等环境影响量控制在JJG539-2016《数字指示秤检定规程》要求的范围内, 因此工作环境条件变化引入的标准不确定度分量μ1可以忽略不计。

4 合成标准不确定度μ (E) 的计算

 


 


5 扩展不确定度的评定

取置信度95%, 按有效自由度查t分布表得:

 


所以, 本SCS-120型电子汽车衡在60T载荷点处扩展不确定度结果为U95=4.6kg, veff= (E) =50。