用于貿易結算的數字指示秤示值誤差測量不確定度評定

陳彪 劉澍 沈佳駿 靳晶 郭忠曉

（嘉興市計量檢定測試院，浙江嘉興 314000）

數字指示秤是一種廣泛應用于貿易結算、生產過程控制等領域的計量設備。其測量的準確性直接影響到人們的經濟利益和生產安全。數字指示秤的示值誤差不確定度評定的主要目的是確定示值誤差的可靠范圍，從而為使用者提供準確的測量結果。通過對不確定度的評定，還可以找出影響數字指示秤示值誤差的各種因素，從而采取相應的措施來減小這些因素的影響，提高數字指示秤的測量準確度?？偟膩碚f，對數字指示秤示值誤差不確定度的評定是一項重要的計量工作，對于保證貿易公平、維護生產安全、提高產品質量等方面具有重要意義。在已有研究成果方面，近年來許多學者針對數字指示秤測量不確定度評定進行了深入研究。例如，有的研究者采用神經網絡方法來提高數字指示秤測量不確定度評定的精度。有的研究結果表明，利用神經網絡方法可以有效地減小測量不確定度，提高數字指示秤的測量精度。然而，這一方法在實際應用中仍存在一定的局限性，其應用價值需要進一步探討。在這種情況下，本文旨在進一步探討數字指示秤用于貿易結算的價值，并通過對測量不確定度評定方法的研究，以期提高貿易結算的公平性和準確性。圍繞數字指示秤用于貿易結算的測量不確定度評定展開研究，為這一領域的研究提供新的思路和方法，不僅有助于保障貿易雙方的利益，還可以推動數字指示秤在貿易結算領域的應用，提高貿易結算的效率和精度。

1 概述

1.1 測量依據和評定方法

國家計量檢定規程JJG 539-2016《數字指示秤》[1]；國家計量技術規范JJF 1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》[2]。

1.2 溫濕度狀態

溫度保持在常溫，相對濕度保持在常濕范圍。

1.3 所用標準器

M1等級標準砝碼，規格：50 mg～2 000 g、5 kg、10 kg、25 kg。

1.4 被測對象

ACS-30 電子秤，檢定分度值e=10 g，最大秤量30 kg、最小秤量0.2 kg，中等準確度等級。

1.5 測量方法

通過在電子秤的承載器上添加和卸載荷，并采用查找閃變點的方法來確定其化整前的示值，然后計算P與L之間的差值，即為該電子秤的示值誤差。

1.6 評定結果的使用

本文不確定度評定對ACS-30 型電子秤的500e、2 000e和最大秤量三個不同的秤量點進行。

2 測量模型

式中：

E-被檢電子秤化整前的示值誤差；

P-被檢電子秤化整前的示值；

I-被檢電子秤的示值；

L-附加載荷；

ΔL-加載至下一個示值所加的附加載荷。

3 方差和靈敏度系數

由測量模型E=P-L=I-L+0.5e-ΔL，得方差傳播公式：

式中：

u(E)-被檢電子秤示值誤差的測量不確定度；

u(I)-由被檢電子秤引入的不確定度分量；

u(L)-由標準砝碼引入的不確定度分量；

u(ΔL)-由附加載荷引入的不確定度分量。

靈敏度系數：

由于在具體測量過程中，附加標準砝碼的數值和誤差均相對微小，因此它們對測量不確定度的影響可忽略不計。故：

4 各輸入量的標準不確定度評定

4.1 由被檢電子秤引入的不確定度u(I)的評定

4.1.1 由被檢電子秤測量重復性引入的標準不確定度分量u(I)1的評定

在重復條件下用標準砝碼對被檢電子秤進行3 次連續測量，得到測量值，計算極差，估計服從正態分布，C=1.69，計算其實驗標準偏差s，實際測量中僅測量一次，故，u(I)1=s，數據如表1 所示。

表1 重復性測量引入的標準不確定度分量

4.1.2 由被檢電子秤分辨力引入的標準不確定度分量u(I)2的評定

電子秤檢定分度值為10 g，半寬a=5 g，服從均勻分布，包含因子，對于電子秤某一載荷L，記錄其示值I。連續加放相當于0.1e的附加祛碼，直到秤的示值明顯地增加一個分度值，變為(I+e)，由此計算示值誤差。因此：

4.1.3 標準不確定度的選擇

考慮分辨力引入的不確定度已包含在重復性引入的不確定度分量中，取上述兩分量中較大值作為標準不確定度u(I)，則各測量點的標準不確定度u(I)如表2 所示。

表2 分辨力引入的標準不確定度分量

4.2 由標準砝碼引入的不確定度分量u(L)的評定

根據JJG 99《砝碼檢定規程》的要求，5 kg M1等級砝碼的最大允許誤差是±0.25 g，10 kg M1 等級砝碼的最大允許誤差是±0.5 g，25 kg M1等級砝碼的最大允許誤差是±1.25 g，服從均勻分布，包含因子，因此各測量點的標準不確定度分量u(L)如表3 所示。

表3 標準砝碼引入的不確定度分量

5 合成標準不確定度的評定

5.1 合成標準不確定度來源

合成標準不確定度來源主要由兩部分組成，分別由被檢電子秤引入和標準砝碼引入，如表4 所示。

表4 合成標準不確定度來源

5.2 合成標準不確定度uc(E)的計算

輸入量之間相互獨立且不具有相關性，因此，合成標準不確定度：

各秤量點的合成標準不確定度如表5 所示。

表5 合成標準不確定度

6 擴展不確定度的評定

取包含因子k=2，則：U=k×uc(E)。

則各稱量點的擴展不確定度如表6 所示。

表6 各稱量點擴展不確定度匯總

7 測量不確定度報告與表示

被檢ACS-30 型電子秤在5 kg 秤量點，其示值誤差的測量不確定度為：

被檢ACS-30 型電子秤在20 kg 秤量點，其示值誤差的測量不確定度為：

被檢ACS-30 型電子秤在30 kg 秤量點，其示值誤差的測量不確定度為：

8 不確定度評定的判斷

根據規程規定，被檢ACS-30 型電子秤在5 kg、20 kg、30 kg 的最大允許預設值誤差分別為5 g、10 g、15 g，則該檢定點的測量不確定度符合U＜1/3MPSE。

9 結束語

數字指示秤示值誤差不確定度評定在保證貿易公平、提高產品質量等方面有重要意義。為了進一步探討數字指示秤用于貿易結算的價值，本文對數字指示秤示值誤差的不確定度進行了評定和分析，從結果顯示，由被檢數字指示秤引入的不確定度較大，由標準砝碼和附加載荷引入的不確定度較小。