用于贸易结算的数字指示秤示值误差测量不确定度评定

陈彪 刘澍 沈佳骏 靳晶 郭忠晓

（嘉兴市计量检定测试院，浙江嘉兴 314000）

数字指示秤是一种广泛应用于贸易结算、生产过程控制等领域的计量设备。其测量的准确性直接影响到人们的经济利益和生产安全。数字指示秤的示值误差不确定度评定的主要目的是确定示值误差的可靠范围，从而为使用者提供准确的测量结果。通过对不确定度的评定，还可以找出影响数字指示秤示值误差的各种因素，从而采取相应的措施来减小这些因素的影响，提高数字指示秤的测量准确度。总的来说，对数字指示秤示值误差不确定度的评定是一项重要的计量工作，对于保证贸易公平、维护生产安全、提高产品质量等方面具有重要意义。在已有研究成果方面，近年来许多学者针对数字指示秤测量不确定度评定进行了深入研究。例如，有的研究者采用神经网络方法来提高数字指示秤测量不确定度评定的精度。有的研究结果表明，利用神经网络方法可以有效地减小测量不确定度，提高数字指示秤的测量精度。然而，这一方法在实际应用中仍存在一定的局限性，其应用价值需要进一步探讨。在这种情况下，本文旨在进一步探讨数字指示秤用于贸易结算的价值，并通过对测量不确定度评定方法的研究，以期提高贸易结算的公平性和准确性。围绕数字指示秤用于贸易结算的测量不确定度评定展开研究，为这一领域的研究提供新的思路和方法，不仅有助于保障贸易双方的利益，还可以推动数字指示秤在贸易结算领域的应用，提高贸易结算的效率和精度。

1 概述

1.1 测量依据和评定方法

国家计量检定规程JJG 539-2016《数字指示秤》[1]；国家计量技术规范JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》[2]。

1.2 温湿度状态

温度保持在常温，相对湿度保持在常湿范围。

1.3 所用标准器

M1等级标准砝码，规格：50 mg～2 000 g、5 kg、10 kg、25 kg。

1.4 被测对象

ACS-30 电子秤，检定分度值e=10 g，最大秤量30 kg、最小秤量0.2 kg，中等准确度等级。

1.5 测量方法

通过在电子秤的承载器上添加和卸载荷，并采用查找闪变点的方法来确定其化整前的示值，然后计算P与L之间的差值，即为该电子秤的示值误差。

1.6 评定结果的使用

本文不确定度评定对ACS-30 型电子秤的500e、2 000e和最大秤量三个不同的秤量点进行。

2 测量模型

式中：

E-被检电子秤化整前的示值误差；

P-被检电子秤化整前的示值；

I-被检电子秤的示值；

L-附加载荷；

ΔL-加载至下一个示值所加的附加载荷。

3 方差和灵敏度系数

由测量模型E=P-L=I-L+0.5e-ΔL，得方差传播公式：

式中：

u(E)-被检电子秤示值误差的测量不确定度；

u(I)-由被检电子秤引入的不确定度分量；

u(L)-由标准砝码引入的不确定度分量；

u(ΔL)-由附加载荷引入的不确定度分量。

灵敏度系数：

由于在具体测量过程中，附加标准砝码的数值和误差均相对微小，因此它们对测量不确定度的影响可忽略不计。故：

4 各输入量的标准不确定度评定

4.1 由被检电子秤引入的不确定度u(I)的评定

4.1.1 由被检电子秤测量重复性引入的标准不确定度分量u(I)1的评定

在重复条件下用标准砝码对被检电子秤进行3 次连续测量，得到测量值，计算极差，估计服从正态分布，C=1.69，计算其实验标准偏差s，实际测量中仅测量一次，故，u(I)1=s，数据如表1 所示。

表1 重复性测量引入的标准不确定度分量

4.1.2 由被检电子秤分辨力引入的标准不确定度分量u(I)2的评定

电子秤检定分度值为10 g，半宽a=5 g，服从均匀分布，包含因子，对于电子秤某一载荷L，记录其示值I。连续加放相当于0.1e的附加祛码，直到秤的示值明显地增加一个分度值，变为(I+e)，由此计算示值误差。因此：

4.1.3 标准不确定度的选择

考虑分辨力引入的不确定度已包含在重复性引入的不确定度分量中，取上述两分量中较大值作为标准不确定度u(I)，则各测量点的标准不确定度u(I)如表2 所示。

表2 分辨力引入的标准不确定度分量

4.2 由标准砝码引入的不确定度分量u(L)的评定

根据JJG 99《砝码检定规程》的要求，5 kg M1等级砝码的最大允许误差是±0.25 g，10 kg M1 等级砝码的最大允许误差是±0.5 g，25 kg M1等级砝码的最大允许误差是±1.25 g，服从均匀分布，包含因子，因此各测量点的标准不确定度分量u(L)如表3 所示。

表3 标准砝码引入的不确定度分量

5 合成标准不确定度的评定

5.1 合成标准不确定度来源

合成标准不确定度来源主要由两部分组成，分别由被检电子秤引入和标准砝码引入，如表4 所示。

表4 合成标准不确定度来源

5.2 合成标准不确定度uc(E)的计算

输入量之间相互独立且不具有相关性，因此，合成标准不确定度：

各秤量点的合成标准不确定度如表5 所示。

表5 合成标准不确定度

6 扩展不确定度的评定

取包含因子k=2，则：U=k×uc(E)。

则各称量点的扩展不确定度如表6 所示。

表6 各称量点扩展不确定度汇总

7 测量不确定度报告与表示

被检ACS-30 型电子秤在5 kg 秤量点，其示值误差的测量不确定度为：

被检ACS-30 型电子秤在20 kg 秤量点，其示值误差的测量不确定度为：

被检ACS-30 型电子秤在30 kg 秤量点，其示值误差的测量不确定度为：

8 不确定度评定的判断

根据规程规定，被检ACS-30 型电子秤在5 kg、20 kg、30 kg 的最大允许预设值误差分别为5 g、10 g、15 g，则该检定点的测量不确定度符合U＜1/3MPSE。

9 结束语

数字指示秤示值误差不确定度评定在保证贸易公平、提高产品质量等方面有重要意义。为了进一步探讨数字指示秤用于贸易结算的价值，本文对数字指示秤示值误差的不确定度进行了评定和分析，从结果显示，由被检数字指示秤引入的不确定度较大，由标准砝码和附加载荷引入的不确定度较小。