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电子台秤示值误差测量结果的不确定度评定
1.概述:
1.1测量依据:JJG539-1997《数字指示秤检定规程》 1.2环境条件:温度-10℃~40℃
1.3测量标准:M1级砝码,根据JJG99-1990《砝码检定规程》中给出50g~20kg质量最大允许误差为±(3mg~1g)。 1.4被测对象:电子秤Ⅲ级,检定分度值e=0.5kg,0~500e为±0.5e,(500~2000)e为±1.0e,2000e~Max为1.5e。
1.5测量过程:用砝码直接加载、卸载的方式,观察测量示值与标准砝码之差即为示值误差。 2.数学模型:△E=p-m 式中:△E—电子秤示值误差(kg)
p—二次仪表显示值(kg)
m—标准砝码质量值(kg)
对上式求偏导得灵敏系数为:C1=1,C2=-1 3.输入量的标准不确定度评定:
3.1输入量p的标准不确定度来源u(p)主要是电子秤测量重复性、四角偏载误差、示值随电源电压变化以及二次仪表分度值选取引起的示值误差等。
3.1.1电子秤测量重复性引起的标准不确定度来源u(p1)的评定(A类评定方法)。
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用固定砝码在重复性条件下对电子秤进行10次连续测量,得到测量列:1000.00,1000.00,999.95,999.85,1000.00,1000.00,999.85,999.85,1000.00,1000.00kg
n1—
p = pi =999.95(kg)
ni=1
n
i=1
2(pi-p ̄1)
根据贝塞尔公式:S =
S
0.12
= = 0.07(kg) n3
n-1
= 0.12(kg)
u(p1)=
自由度γp1 = 3×(n-1)=27
3.1.2电子秤的偏载误差引起的标准不确定度分项u(P2)评定。
电子秤进行偏载试验时,用最大称量1/3的砝码,放置在1/4秤台面积上,最大值与最小值之差一般不会超过0.5kg,半宽a=0.25kg。假设其误差为偏载时的1/3,并服从均匀分布,包含因子k=3 ,可得u(p2)=
3
0.25
=0.05(kg) 3
△u(p2)1△u(p2)估计 = 0.10,则γρ2= [ ]-2= 50
u(p2)2 u(p2)3.1.3电源电压稳定度引起的标准分项u(p3)评定。
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电源电压在规定条件下变化可能会造成示值变化0.2e,即0.1kg。假设半宽度a=0.1kg,服从均匀分布,包含因子k=3
u(p3)= 0.1
=0.06(kg) 3
△u(p3)1△u(p3)估计 = 0.10,则γρ2= [ ]-2= 50
u(p3)2 u(p3)3.1.4输入量p的标准不确定度计算:
由于输入量p的分量彼此不相关,因此
u2(p)=u2(p1)+u2(p2)+u2(p3) u(p)=u2(p1)+u2(p2)+u2(p3)
= 0.072+0.052+0.062
= 0.10 kg
n
γ=u4(p)/[
u(p)/γ ]
4
i
pi
i=1
=
0.104
0.074 27
+0.054 50
+ 50
0.0
= 78
4.输入量m的标准不确定度的评定
20kg标准砝码共50个,每个砝码允差为±1g,其误差按均匀分布(k=
3 ),计算单个砝码的不确定度分量u(m1)
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u(m1)=1/3 = 0.58g
输入量m的标准不确定度为
u(m)=u(m1)×50 = 29(g)= 0.03(kg)
△u(m)1△u(m)估计 = 0.10,则γp2= [ ]-2= 50
u(m)2 u(m)5.合成标准不确定度的评定
标准不确定度名称 不确定度来源 电子秤测量重复性 电子秤的偏载误差 电源电压稳定度 砝码 标准不确定度(kg) 0.10 Ci γi 78 u(p) u(p1) u(p2) u(p3) u(m)
1 0.07 27 0.05 50 0.06 50 0.03 -1 50 合成标准不确定度的计算:
u(p)=u2(p)+u2(m)
=0.102+0.032
= 0.10kg
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γeff =
0.104 0.10478
+ 50
0.034
= 77
6.扩展不确定度的评定:
取置信概率P=95%,γeff=50,查t分布表得
kp=t95(50)=2.01
则扩展不确定度U95= kpu(△E)= 0.10kg×2.01=0.20kg
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