电子天平测量结果不确定度的研究

1 引 言

    过去我们在用一台仪器进行某量值测定时, 都是给出该量值与标准之差( 称之为误差) 。现在由于检测技术的不断发展和完善, 对误差理论的研究也有了更加精密、完整的要求。也就是说那种只给出量值的误差值, 对该量值来说, 它的误差分析是很不完整的。对于以该量值来引入下一级测量过程中时, 该误差对于此量值的真值来讲, 它只是其中的一部分,还有一部分是在测量过程中而引入被测量不确定的范围, 因此以前的误差是没有置信度可言的。由此引申出仪器在测量时不但要通过量值传递得到该仪器的测量误差, 还应将在计算测量结果的所有各个变量随机误差和由于不能测出而只能估计的系统误差———即: 测量结果不确定度。两部分来表示这个量值的特性。对该量值来讲, 测量结果扩展不确定度才是一个完整的误差分析结果。测量结果不确定度不仅在计量部门使用, 还可以应用于一切使用测量结果的领域。以下我们就对电子天平进行质量测量时给质量值带来的测量结果的不确定度问题进行研究。

2 实验条件及方法

    测量方法: 依据 JJG98- 1990《非自动天平检定规程》。

    环境条件: 温度( 18~25) ℃, 相对湿度≤75%。

    测量标准: E₂等无磁标准砝码。JJG99- 1990《砝码试行检定规程》 中给出其扩展不确定度不大于0.1mg, 包含因子 k=3。

    被测对象: 200g/0.1mg; 电子天平。称量范围为( 0~200) g, 最大允许误差为+1mg。

    测量过程: 在对电子天平消除了由于地理位置不同而带来的重力加速度的影响后, 采用标准砝码直接来测量电子天平的示值。首先测量电子天平的重复性; 然后测量天平的线性; 最后测量天平的四角。通过以上的测量, 得到几组数据, 再分别按《非自动天平检定规程》要求, 进行数据处理。最后得到测量结果。

    数学模型的建立: 根据测量方法建立数学模型。

    实验标准偏差: 对同一被测量作 n 次测量结果,表征测量结果分散性的量 s 可按贝塞尔公式计算。

3 电子天平测量不确定度的来源分析

    电子天平测量不确定度的来源是在对电子天平进行测定的过程中产生的, 因此要分析其来源就必须从测量步骤方面来考虑。所以, 我们认为, 电子天平的测量不确定度主要有:

    ( 1) 由电子天平重复性引起的不确定度分量( 属于 A 类评定方法) ;

    ( 2) 由电子天平灵敏度引起的不确定度分量( 属于 B 类评定方法) ;

    ( 3) 天平漂移引入的不确定度分量( 属于 B 类评定方法) ;