电子天平示值误差的测量不确定度分析

电子天平示值误差的测量不确定度分析

孙琳琳1张磊2孙辛未3

烟台市标准计量检验检测中心 264000

摘要：为保证电子天平的准确、可靠，除了注重电子天平的使用和维护，同时必须有效控制电子天平的示值误差，合理评定电子天平示值误差检定结果的不确定度。检定分度值是确定电子天平等级的关键，也是开展检定工作的基础。在电子天平的检定过程中，首先应当选择符合检定规程要求的标准砝码，即配备一组扩展不确定度（k=2）不得大于被检电子天平对应载荷下最大允许误差绝对值1/3的标准砝码，不同载荷点最大允许误差不同，影响检定结果的因素不同。

关键词：电子天平；不确定度；示值误差

引言

电子天平是利用电磁力原理进行有效计量的称重工具，和传统的称重设备相比，电子天平的精准度更高、显示速度更快、反馈更直接，因此得到广泛应用，逐渐成为当前各项经营生产业务中的主要称重设备。但同时，电子天平更易受外界因素影响，发生计算偏差问题的概率也比一般称重设备大。为了避免这些偏差现象的发生，应当对电子天平的计量检定工作给予充分的重视，最大限度减少电子天平在使用中的检定问题发生概率，才能保证检定工作的平稳推进。

1电子天平的检定项目

电子天平检定内容一般包括：（1）偏载误差，（2）重复性误差，（3）示值误差。影响电子天平检定结果的因素很多。在检定工作过程中，外部影响因素是客观存在的，充分认识和重视这些因素，才可能消除对检定结果的影响。有时初次检定结果不合格，需对检定流程及环境影响因素进行分析，消除相关影响因素后重新检定，就会得到合格的检定结果，即电子天平本身不存在问题，而是外部因素导致检定结果不合格。因此，在电子天平检定工作中，依据现行检定规程对电子天平检定的同时，应控制环境条件等因素对检定结果的影响，合理评定检定结果的不确定度，才能保证电子天平充分称量优势。

2影响电子天平计量检定的因素

2.1环境因素

温度和湿度、气流、振动等。外部环境因素可能会影响验证过程中的测量，因此选择适当的环境可以最大限度地减少错误。其中，温度应在(18 ~ 26 )℃之间，波动幅度应小于0.5℃/h，相对湿度应在55 %至75 %之间，选择一个位置以避免气流不明显进入，并将电子天平放在平板大理石或厚板上严格控制环境条件的变化情况，尽可能避免环境因素干扰核查工作，有效显示电子天平的实际数值。

2.2人为问题

计量检定人员个人的能力、操作方式、工作状态也会对电子天平最终检定结果准确性带来影响。人为问题体现在两方面，其一是操作方法的不当。在检定过程中，由于计量检定人员对电子天平检定方法理解不够，未做好检定前的准备，检定中操作方法不当以及取值的不同，都会造成误差的出现，从而影响电子天平计量检定的结果，出现检定结果失准等现象。其二是计量检定人员的个人状态。在长期的工作过程中，计量检定人员容易发生视觉疲劳，进而影响到读数问题，造成数值误差，且重复性的工作还会影响到计量检定人员的工作情绪，让计量检定人员出现厌倦、反感的心理状态，导致在电子计量检定时出现专注度下降、注意力不集中一类的问题，最终产生误差，因此在计量检定时，计量检定人员需要调整自己的情绪状态，学会集中个人精力，防止误差的发生。

3电子天平示值误差的测量不确定度分析

3.1重复性检定

重复检查是计算在相同负载点使用相同重量的多个测量结果之间的差异，来了解测量的一致性。为获得最佳测量结果，可以为多点测量选择验证方法，例如空测量、半负载测量、满载测量和小于6的单点测量。称重结果中最大值和最小值之间的差不得超过该载荷点的最大允许误差，从而确保电子天平的使用稳定性。

3.2营造良好的运行环境

电子天平是精密电子测量仪器，其构造复杂、灵敏、技术密度高，对环境条件比较敏感，有一定的环境要求，因此必须保证电子天平的运行环境符合其正常运行，否则就非常容易因为工作运行环境不良，而发生设备故障，为此要为电子天平营造良好的运行环境，就要排除环境因素可能对设备运行造成的影响。一般来说，应当对电子天平运行环境中的温度、湿度进行控制，检定电子天平应在稳定的环境温度下进行，电子天平所在场地的室温最好维持在18℃~26℃间，温度波动控制在0.5℃/h内，相对湿度控制在55%-75%之间，电子天平摆放的台面应无明显振动，无明显气流经过，不要摆放在空调出风口这样位置，再者是控制好环境中的灰尘、微粒等，电子天平运行活动的周围，不能存在其他的杂物。

3.3水平调整，静置24h

如果检查前未使用电子天平，则在检查测量时，控制器应进行横向调整，使电子天平保持24小时平静，然后执行测量检查。使24小时电子天平平静下来的主要原因是，它能确保电子天平内的零件达到机械平衡状态，电子天平还能在休息过程中形成与周围环境兼容的温度状态。只有确保温度平衡，才能水平测试仪表。在使用过程中，电子天平经常由于存储时间而失去内部零件平衡，从而导致测量验证结果出错。横向调节是一种很好的反应手段，测量员应了解操作，在进行测量检查之前询问用户存储时间是否长，并且可以快速检查长期未存储的电子天平，否则必须进行横向调节并重新检查为了确保严格的计量检定作业，计量人员也可以比较检定结果，判断是否与电子天平的计量功能有问题。

3.4偏载误差检定

当重量处于不同的偏差位置时，偏转误差是由传感器以外的力引起的。检查局部载荷误差时，应选择最大重量的三分之一的单个重量，将其连续放置在平衡的前、后、左、右四个局部载荷位置，观察记录重量位置变化引起的重量值变化，并计算差值是否满足最大允许误差要求。

3.5合理预压，保证电子计量精准度

如果电子天平仅执行预热操作，不按计划进行预热过程，也不能保证测量结果的准确性。因此，电子天平预热作业后，不应立即开始检定工作，而应让检定人员进行预热。在试算表预热作业结束时，核查人员必须确保试算表正常运行，特别是计量学部分，并确保试算表正常运行，以全面提高试算表核查工作的质量。当前试算表检查的预热操作包括两个部分，即加压和减压:加压阶段主要是为了确保所有内部组件及时、无摩擦地作出正确反应；减压过程主要是观察显示的值是否为零。可以确定电子平衡测量功能是否存在问题，或者内部组件是否仍然不平衡，在进行测量和检查之前必须进行调整。

3.6优化服务细节

在检查电子天平时，所选择的标准重量必须合理，其范围不确定度(k=2)不得超过该载荷下最大容许误差绝对值的三分之一。如果重量定位时间太短，可能会因电子天平不完全稳定而增加误差，最佳做法是将读取时间适当地推迟到电子天平从指定的稳定性变为实际稳定性后再进行精确读取。现场验证完成后，必须出示合格电子天平的检定证书，并出示标准验证证书。认证证书具有一定的法律效力，应与国家计量和认证协议JF1002-2010国家计量检定规程编写规则和JJG1036-2008电子天平检定规程共同制定，以确保认证格式规范内容完整。

结束语

电子天平是在化学分析、量值传递、工业计量、贸易结算等工作生活领域常用的计量器具，关系产品质量，属于民生计量的重要组成部分。提高使用及检定人员技术水平，确保电子天平计量性能的稳定，电子天平示值误差的测量不确定度满足要求，量值准确可靠，有利于实验室管理水平和内部质量控制能力的提高，保证科研技术水平，保障生产生活秩序。

参考文献

[1]赵红东.电子天平校准前的准备工作[J].中国计量,2020(12):121-122.

[2]吕晓梅.电子天平计量检定的若干问题与建议分析[J].质量与市场,2020(23):77-78.

[3]张义富.F2级砝码折算质量测量结果的不确定度评定[J].江西建材,2020(11):35-36.

[4]黄秋斌.关于电子天平计量性能检定的分析[J].衡器,2020,49(10):16-18.

[5]吴振刚.化学工作中如何保证电子天平的准确可靠[J].中国计量,2020(10):124.

[6]王爱莉.电子天平的检定注意事项及示值误差检定结果的不确定度评定[J].中国质量与标准导报,2022(3):65-69