模拟指示秤测量不确定度评定

　　一、概述

　　模拟指示秤是指以弹簧或机械杠杆为称重元件，由指针和度盘指示的秤。如弹簧度盘秤和度盘秤等，最普遍使用的是称重人体秤。

　　本文依据 JJG13- 1997 《模拟指示秤检定规程》、JJF1059- 1999 《测量不确定度评定与表示》，以 8kg、分度值 e=20g、准确度等级为 Ⅳ 级的弹簧度盘秤为例，对测量结果进行不确定度分析与评定。

　　二、测量方法

　　模拟指示秤是依据 JJG13- 1997 计量检定规程，以 M1级标准砝码作为标准值进行检定，用砝码直接加载、卸载的方式，分段测量示值与标准砝码之差即为示值误差。

　　三、测量原理和数学模型

　　弹簧度盘秤是利用弹簧 (一般采用螺旋卷弹簧) 为弹性元件，承受拉伸作用力。当弹簧在其中心轴方向受拉力 P 的作用时，根据罗伯特。虎克定律，在一定的加力范围内，力与变形成正比。在弹簧极限范围内所发生的变形，其伸长量与外力的关系为：

　　r ———弹簧卷丝横截面的半径，m;

　　G———弹簧卷丝材料的抗剪切弹性系数。

　　当温度和外部其他条件一定的情况下，被称的重物使螺旋弹簧伸长一个数值，并通过连接杆、杠杆放大后传给齿条，带动小齿条转动，并使指针转动。

　　考虑到影响测量不确定度的因素后，可建立如下数学模型。

　　式中：E———被检秤的示值误差;

　　Pi———被测秤的示值;

　　P0———检定砝码标称值;

　　△Ed———分度值引进的读数误差;

　　△Ec———测量重复性误差;

　　△Er———读数误差。

　　四、测量不确定度的来源及评定

　　1. 测量不确定的来源

　　(1) 标准砝码的误差;

　　(2) 分度值;

　　(3) 读数误差;

　　(4) 重复性误差。

　　2. 输入量标准测量不确定度评定

　　(1) 标准砝码允差引起的测量不确定度分量根据 JJG99- 2006 《砝码检定规程》，1kgM1砝码的最大允许误差为 50mg，检定这台秤选用了1kg 砝码共 8 块，服从均匀分布，k= 。

　　(2) 读数误差引起的测量不确定度分量由读数造成的标准不确定分量为

　　(3) 重复性引起的不确定度分量

　　对秤的 50%Max 和 Max 秤量点各进行 10 次测试，计算出两次试验的标准偏差，取两个标准偏差中较大的一个，作为 A 类不确定度分量，并计算出算术平均值的实验标准偏差，作为测量结果的标准不确定度，并与其他分量进行合成。