托盤扭力天平測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定

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本文根據(jù)托盤扭力天平檢定規(guī)程分析了托盤扭力天平測(cè)量結(jié)果的不確定度來(lái)源，參照J(rèn)JG1059-2022《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》給出了托盤扭力天平的分度值誤差、橫梁不等臂性誤差、重復(fù)性誤差、偏載誤差、刻度盤標(biāo)尺誤差的不確定度評(píng)定。

托盤扭力天平;不確定度

10.3969/j.issn.1674-4977.2021.03.017

TheUncertaintyofTableTorsionBalanceMeasurement

LIUPing，NIJun-guo，YUTao

（ShandongInstituteofMeasurement，Jinan250014，China）

Abstract：

Accordingtotheverificationregulationfortabletorsionbalancethisarticleanalysestheuncertaintyoftabletorsionbalancemeasurement，referringtotheJJG1059-2022EvaluationandExpressionofUncertaintyinMeasurementgivestheMeasurementofscaleintervalerror、levererror，repeatabilityerror，partialloaderroranddialscaleerror.

Keywords：

tabletorsionbalance;uncertainty

本文以TN-100C型托盤扭力天平為例，分析了托盤扭力天平測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定。

1）測(cè)量依據(jù)：JJG1130-2022《托盤扭力天平檢定規(guī)程》。

2）測(cè)量環(huán)境條件：常溫恒定。

3）衡量標(biāo)準(zhǔn)：F1等級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)砝碼，測(cè)量范圍1mg～500g。

4）被測(cè)對(duì)象（見(jiàn)表2）

5）測(cè)量方法

采用直接測(cè)量得到天平的示值誤差，用加載與卸載的方法分別對(duì)托盤扭力天平的分度值誤差、橫梁不等臂性誤差、重復(fù)性誤差、偏載誤差、刻度盤標(biāo)尺誤差進(jìn)行檢定。

1托盤扭力天平分度值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uS0]

1.1數(shù)學(xué)模型、誤差傳播及靈敏系數(shù)

式中：[mr]為測(cè)定分度值用的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼的這算質(zhì)量值（mg）;[e0]為空秤平均分度值;[eP]為全量平均分度值;Ii為測(cè)分度值時(shí)的天平示值（分度）（i=1，2，4，5…）。

1.2不確定度分量評(píng)定

1.2.1與標(biāo)準(zhǔn)砝碼有關(guān)的不確定度[um]

檢定時(shí)一般選用30mgF1等級(jí)砝碼。該分量與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的不確定度，可通過(guò)查標(biāo)準(zhǔn)砝碼證書得到，取k=2，則：

1.2.2與辨別率有關(guān)的不確定度[uI]

該分量為人員讀數(shù)誤差引起的不確定度，與天平的分度值有關(guān)，模擬讀數(shù)細(xì)分為0.2e，假設(shè)聽(tīng)從均勻分布，由于是兩次讀數(shù)的差，故又合成為三角分布，[k=6]，則：

1.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（見(jiàn)表1）

2橫梁不等臂性誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uY]

2.1數(shù)學(xué)模型、誤差傳播及靈敏系數(shù)

式中：I1，I6——空稱量平衡時(shí)天平示值（分度）;

I3，I4——全量平衡時(shí)天平示值（分度）。

2.2分量不確定度計(jì)算

與辨別率有關(guān)的不確定度[uI]，該分量為人員讀數(shù)誤差引起的不確定度，與天平的分度值有關(guān)，模擬讀數(shù)細(xì)分為0.2e，假設(shè)聽(tīng)從均勻分布，由于是兩次讀數(shù)的差，故又合成為三角分布，[k=6]，則：

由于[uI1=uI2=uI3=uI4]，故僅分析[uI1]。

2.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

將計(jì)算的分量不確定度代入公式，得：

該分量擴(kuò)展不確定度[U（Y）=1.8]mg。

3重復(fù)性誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uΔ]

3.1空秤天平示值重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uΔ0]

該分量為對(duì)被檢天平的空秤變動(dòng)性有關(guān)，其測(cè)量重復(fù)性誤差為[Δ0]=I0（最大）-I0（最?。试摲至康牟淮_定度評(píng)估按極差法公式計(jì)算。C（3）=1.69。

擴(kuò)展不確定度[U（Δ0）=1.4]mg。

3.2全量天平示值重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uΔp]

該分量為對(duì)被檢天平的空秤變動(dòng)性有關(guān)，其測(cè)量重復(fù)性誤差為[Δ0]=I0（最大）-I0（最?。?，故該分量的不確定度評(píng)估按極差法公式計(jì)算。C（3）=1.69。

擴(kuò)展不確定度[U（Δ0）=2.0]mg。

4偏載誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4.1由允差砝碼引起的不確定度[uΔmB]

該分量與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的不確定度，標(biāo)準(zhǔn)砝碼是30mg，查資料得其擴(kuò)展不確定度，k=2，則：標(biāo)稱質(zhì)量30mg，[umBi=0.02]mg。

4.2與辨別率有關(guān)的不確定度[uI]

該分量為人員讀數(shù)誤差引起的不確定度，與天平的分度值有關(guān)，模擬讀數(shù)細(xì)分為0.2e，假設(shè)聽(tīng)從均勻分布，由于是兩次讀數(shù)的差，故又合成為三角分布，[k=6]，則：

4.3與偏載有關(guān)的不確定度[uE]

擴(kuò)展不確定度[U（E）=]1.8mg。

5刻度盤標(biāo)尺誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

5.1由允差砝碼引起的不確定度[uΔmB]

該分量與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的不確定度，標(biāo)準(zhǔn)砝碼是30mg，查資料得其擴(kuò)展不確定度，k=2，則：標(biāo)稱質(zhì)量30mg，[umBi=0.02]mg。

5.2與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的不確定度（見(jiàn)表2）

5.3與辨別率有關(guān)的不確定度[u