電子計價秤計量比對及結果分析

徐鍇 余瑋玥 張莉莉 / 上海市計量測試技術研究院

0 引言

計量比對既是量值溯源的方式之一，又是強化計量監督管理的重要手段。通過評價參加比對的實驗室反饋的傳遞標準（樣品）測試結果，可以判定參加比對實驗室所涉及比對的計量基準、計量標準、標準物質的運行狀態是否符合相關要求[1-2]。

衡器計量是力學計量領域中的重要分支，其中電子計價秤作為衡器領域的重要工作計量器具之一，在貿易結算領域應用廣泛。計量技術機構對電子計價秤檢定的準確性直接關乎商家與消費者的合法權益[3]。

為了全面了解上海市各計量技術機構在電子計價秤檢定項目方面實際水平和技術能力，以及對JJG 539—2016《數字指示秤》檢定規程的執行情況和量值傳遞準確程度，上海市計量測試技術研究院作為主導實驗室組織開展了電子計價秤量值比對活動。該比對旨在驗證各計量實驗室電子計價秤檢定或校準結果是否具有一致性，以保證量值傳遞的準確、一致、可靠。通過此次比對，考察了上海市各計量技術機構檢定人員的專業技術水平、測量及數據處理能力。通過對比分析各計量技術機構之間的差異，嘗試尋找造成差異的原因，提出相應的對策，積累經驗，以確保量值傳遞的準確可靠。這將有助于促進制造與使用電子計價秤相關行業的發展，同時也能保護廣大消費者與商家之間的公平貿易。

1 比對基本情況

此次電子計價秤量值比對工作由上海市計量測試技術研究院作為主導實驗室組織實施。參與比對的計量校準技術機構共有33 家，這些機構已經取得檢定或校準數字指示秤項目的計量標準考核證書[4]。

1.1 比對項目

對最大秤量為15 kg 電子計價秤，分別在2.5 kg（加載）、2.5 kg（卸載）以及15 kg（加載）三個稱量示值點的量值比對。

1.2 比對技術依據

JJG 539—2016、JJF 1117—2010《計量比對計量技術規范》、JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》。

1.3 比對方式

此次比對采用固定地點比對。在固定地點進行比對可以確保各參比機構在相同的環境條件下進行測量，提高了比對結果的可靠性。

1.4 傳遞標準

此次比對的傳遞標準由主導實驗室提供。主導實驗室選取了4 臺電子計價秤（最大秤量15 kg，分度值5 g，準確度等級）作為比對的傳遞標準，其中兩臺作為比對樣品，另外兩臺作為備用樣品。根據比對日程安排，將比對樣品分為兩組，每組1 臺比對樣品，1 臺備用樣品。

為確保所選傳遞標準的穩定性、可靠性，主導實驗室在比對實施前、實施中和實施后對傳遞標準進行了穩定性考核，每個測量點平均值最大差值均不超過各測量點的最大允許誤差的三分之一，以滿足傳遞標準的穩定性要求[5]。

1.5 參考值的確定

主導實驗室使用F1等級標準砝碼，在每天試驗前后，對電子計價秤的2.5 kg（加載）、2.5 kg（卸載）以及15 kg（加載）三個稱量示值點進行測試，得到電子計價秤的示值誤差平均值，作為比對的參考值，示值誤差的不確定度為此次比對參考值的不確定度。

1.6 比對結果的評價

依據JJF 1117—2010，用歸一化偏差En值評價各參比實驗室給出的比對結果，如式（1）所示。

式中：En—— 比對的歸一化偏差；

Yri—— 第i個測量點的參考值；

Yji—— 第j個參比實驗室上報的在第i個測量點上的測量結果；

k—— 覆蓋因子，取k= 2；

ui—— 第i個測量點上Yji-Yri的標準不確定度；

uji—— 第j個參比實驗室上報的在第i個測量點上測量結果的標準不確定度；

uri—— 第i個測量點參考值的標準不確定度；

uei—— 比對期間傳遞標準在第i個測量點上的不確定性對測量結果的影響

比對結果一致性的評判原則：

|En|≤1，參比實驗室的測量結果與參考值之差在合理的預期范圍之內，比對結果可接受；

|En| > 1，參比實驗室的測量結果與參考值之差沒有達到合理的預期，應分析原因。

2 比對結果

根據各參比實驗室提交的比對結果，所有參比實驗室計量標準裝置的檢測能力均符合計量標準技術要求，并且各稱量點的比對結果不確定度也符合要求。

比對結果通過歸一化偏差En來評價。在此次比對中，各個參比實驗室的En絕對值均小于1，在合理的預期范圍之內，沒有明顯的系統偏差。其中有25 家參比實驗室在三個測量點的|En|值都在0～0.7范圍內，個別測量點的|En|值在0.7～1 范圍內的有8家。此次比對結果均為滿意。

圖1、圖2、圖3 展示了各參比實驗室在各個稱量點的偏差值和不確定度。圖中“·”X 坐標為參比實驗室測量結果與參考值的差值，橫坐標為各參比實驗室代碼，小點上短線“Ι”半寬為參比實驗室給出的測量結果不確定度。各參比實驗室En絕對值匯總圖，見圖4。這些圖形可以更直觀地呈現各參比實驗室的比對結果，并對比其偏差值和不確定度。通過該數據，可以進一步對比對結果作出評估。

圖2 2.5 kg 卸載比對結果

圖3 15 kg 加載比對結果

圖4 各參比實驗室En 絕對值匯總

3 問題分析及建議

3.1 發現問題及分析

在此次比對中，主導實驗室認真觀察參比實驗室技術人員進行的比對試驗操作，并仔細審閱了參比實驗室提交的比對材料，經過分析，發現以下問題。

1）比對試驗的操作[6]

（1）水平調整：根據JJG 539—2016 中第7.5.2條b）的規定，帶有水平調整裝置的電子計價秤，在進行比對前應將秤調整到水平位置。然而，部分參比實驗室的技術人員疏于觀察水平泡位置，未進行適當的水平調整。

對被測樣品進行水平調整是日常檢定開展前的準備工作，也是必備步驟。如果未正確進行水平調整，將對后續的操作造成影響。水平調整后，還應對零點進行確認，必要時需進行一次置零。

（2）砝碼加載：根據JJG 539—2016 中第7.5.7 條規定，在加、卸砝碼時，應逐漸遞增或遞減。部分參比人員存在砝碼加、卸載稱量過程中，當交換砝碼時出現空秤回零現象，這給后續修正誤差帶來影響。

（3）砝碼疊放：部分參比人員在稱量過程中，將砝碼在秤盤上堆疊擺放不均勻，導致給稱量示值帶來一定的偏載誤差，影響比對結果的準確性。

（4）重復性試驗：根據JJG 539—2016 中第7.5.10.2 條規定，在重復性試驗中，每次稱重時應重新置零。部分參比人員在進行重復性試驗時，每次稱量前沒有重新置零，可能導致測量結果偏離真實值。

（5）偏載試驗：根據JJG 539—2016 中第7.5.11.2條b）項規定，須將砝碼依次施加在面積約占承載器1/4 的區域內。部分參比人員在偏載試驗中，未完全將砝碼置于偏載的四個區域的中心位置，這將給偏載的數據帶來影響。

2）計量標準器的管理

比對采用的計量標準為非自動衡器檢定或校準裝置，計量標準器為砝碼，因傳遞標準的最大秤量為15 kg，所以使用的是F2或M1等級的砝碼，該等級的砝碼屬于精密測量儀器，在保存和管理上有嚴格要求，以確保砝碼表面不會發生腐蝕、磨損、污染和受大氣環境等影響。部分參比實驗室的砝碼標準器上粘貼有標簽等附加物，這對砝碼的質量值造成了直接影響。

3）測量不確定度的表述

按照JJF 1059.1—2012 的要求，進行不確定度評定時要采用正確的表述。部分參比實驗室提供的不確定度，其有效小數位與修正誤差末位沒有保持一致，存在表述不規范的情況[7]。

3.2 建議

分析上述發現的問題，各參比實驗室應對此次比對工作進行全面總結，找出實驗室存在的問題，加以提高和改進。主導實驗室建議如下：

1）提高人員的操作技術水平

針對現場比對試驗暴露的操作問題，建議對實驗室人員進行專業培訓，以糾正測量過程中存在的不正確理解或操作。

2）加強人員的不確定度評定的培訓

測量結果的不確定度評定是本次比對考查的重點項目之一。對于測量不確定度表述存在問題的參比實驗室和|En|值接近1 的參比實驗室，應重視這一問題，并加強員工培訓和學習，積極查找不足之處。

3）健全計量標準的管理制度

在比對中發現標準器上存在附加物的情況，建議相關實驗室核查計量標準的維護和保養實施情況，并健全機構的計量標準管理制度[8]。

4 結語

通過此次比對，對上海市各參比實驗室開展的電子計價秤項目的測量方法、儀器設備、人員素質等方面進行了全面了解，比對結果客觀反映了各參比實驗室的計量標準裝置和檢定人員測試水平和綜合能力，達到比對預期效果。同時，此次比對也充分發揮了計量比對在保障檢測機構測量量值的一致性和計量標準的可靠性方面的重要作用，為計量監管和提升計量技術機構檢測能力提供了強有力的支撐。