天平砝碼檢定結(jié)果符合性判定方法

摘 要:F1 級標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢定 ○ Ⅰ 級電子天平，符合規(guī)程對標(biāo)準(zhǔn)器的選擇要求。但示值誤差檢定值的擴(kuò)展不確定度不能滿足相應(yīng)要求，示值誤差檢定結(jié)果符合性判定時，無法忽略不確定度影響。應(yīng)選擇比 F1 等級更高的標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢定。

1 概述

1. 1 檢定依據(jù):JJG 1036 －2008《電子天平檢定規(guī)程》。

1. 2 被檢對象:為了方便問題的敘述，選取一臺 200g/0. 1mg 電子天平作為檢定對象。該天平為 ○Ⅰ 級天平，d = 0. 1mg，e = 10d = 1mg。根據(jù) JJG 1036 －2008《電子天平檢定規(guī)程》規(guī)定，測量范圍(0≤m≤50)g 大允許誤差 0. 5e = 0. 5mg，(50 ＜ m≤200) g 大允許誤差 1. 0e =1mg。試驗(yàn)測量點(diǎn)數(shù)包括空載、小秤量、大允許誤差轉(zhuǎn)換點(diǎn)所對應(yīng)的載荷、大秤量等，不得少于 10 個點(diǎn)，其中 50g、200g 為大允許誤差轉(zhuǎn)換點(diǎn)。

1. 3 標(biāo)準(zhǔn)砝碼: F1 等級，范圍 1mg ～200g。規(guī)程要求其擴(kuò)展不確定度(k = 2)不得大于被檢天平在該載荷下大允許誤差值的 1/3。200g/F1 級砝碼的 MPE 值1mg，其擴(kuò)展不確定度 0. 3mg(k = 2); 50g/F1 級砝碼的MPE 值 0. 3mg，其擴(kuò)展不確定度 0. 1mg(k = 2)，因此 F1級砝碼滿足規(guī)程要求。

1. 4 環(huán)境條件:溫度一般為室內(nèi)溫度。在檢定期間所記錄的大溫差，不過 1℃ 的 1/5，相對濕度不大于80%。
1.5 其他影響量及供電電源均符合JJG 1036 －2008 要求。

1. 6 測量方法:用標(biāo)準(zhǔn)砝碼直接加載、卸載的方式。分段測量天平示值與標(biāo)準(zhǔn)砝碼之差，即為示值誤差。

2 不確定度的計(jì)算

 2. 1 測量模型
Δ = I － L式中:Δ—電子天平示值誤差;I—電子天平示值;L—標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量值。
2. 2 電子天平示值 I 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(I)評定電子天平示值 I 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源主要有:天平示值重復(fù)性誤差、偏載、分辨力 3 個分項(xiàng)。這里略去測量重復(fù)性、偏載試驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)。其測試結(jié)果見表 1。50g示值 I 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表2，200g 示值 I 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度見表 3。表 1 偏載、重復(fù)性測試果測試載荷偏載測試d 1 /d 2大值和小值之差 D重復(fù)性測試 10 次示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)差 s50g 1/2 0. 2mg 0. 0738mg200g 1/2 0. 4mg 0. 116mgd 1 :秤盤中心到砝碼中心距離，d 2 :秤盤中心到一個的距離表 2 電子天平示值 I 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表(50g 砝碼)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 u(I)不確定度來源 評定方法標(biāo)準(zhǔn)不確度(mg)靈敏度系數(shù) C i|C i |·u(x i )(mg)
u(I 1 )測量重復(fù)性 測量列的標(biāo)準(zhǔn)差 s 0. 0738 1 0. 0738u(I 2 )天平偏載d 1d 2×D槡
2 × 30. 0289 1 0. 0289u(I 3 )天平分辨力 0. 29d 0. 029 1 0. 029u(I) = u 2 (I 1 ) +u 2 (I 2 ) +u 2 (I 3槡)=0. 084mg

2. 3 標(biāo)準(zhǔn)砝碼 L 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(L)評定
其來源為標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量誤差、標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量不穩(wěn)定 帶來的分量。(1)F1/50g、F1/200g 砝碼的大允許誤差 MPE 分

別為:0. 3mg、1mg，擴(kuò)展不確定度分別為 U = 0. 1mg、
0. 3mg，k =2，故有F1/50g 砝碼質(zhì)量的的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量:u(L 1 ) = U/k =0. 1mg/2 =0. 05mgF1/200g 砝碼質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量:u(L 1 ) = U/k =0. 3mg/2 =0. 15mg
2. 5 50g、200g 測量點(diǎn)的示值誤差擴(kuò)展不確定度 U(k =2)
50g:U = ku c (Δ) =2 ×0. 113 =0. 226(mg)
200g:U = ku c (Δ) =2 ×0. 278 =0. 556(mg)
3 示值誤差檢定值的評定
3. 1 評定方法:將被檢電子天平與相應(yīng)的的檢定規(guī)程要求比較，在檢定的量值點(diǎn)上得到的被檢電子天平的示值誤差，再將示值誤差與被天平的大允許誤差相比較確定被檢天平是否合格。

3. 2 示值誤差符合性評定的基本要求
(1)按照 JJF 1094《測量儀器特性評定》的規(guī)定，對測量儀器特性進(jìn)行評定時，若評定的示值誤差的不確定度滿足以下要求:評定示值誤差的測量不確定度與被評定測量儀器的大允許誤差的值(MPEV)之比小于或等于 1/3，即 U 95 ≤13MPEV 時，示值誤差評定的測量不確定度對符合性評定的影響可忽略不計(jì)。此時合格判
定依據(jù)為:
①|(zhì)Δ|≤MPEV 判為合格。
②|Δ| ＞ MPEV 判為不合格。
(2)考慮示值誤差評定的測量不確定度后的符合性
評定
當(dāng)評定示值誤差的測量不確定度與被評定測量儀器
的大允許誤差的值(MPEV)之比不滿足小于或等于
1/3 要求時，即 U 95 ＞13MPEV 時，必須要考慮示值誤差的測量不確定度對符合性評定的影響。此時判定依據(jù)為:
①|(zhì)Δ|≤MPEV － U 95 判為合格。
②|Δ| ＞ MPEV + U 95 判為不合格。
③MPEV － U 95 ＜ |Δ| ＜ MPEV + U 95判為待定區(qū)。當(dāng)測量儀器示值誤差的評定處于待定區(qū)時，可以通過采用準(zhǔn)確度更高的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，改善環(huán)境條件、增加測量次數(shù)和改善測量方法等，以降低示值誤差的測量不確定度后再進(jìn)行合格評定。
4 本次檢定的判定依據(jù)
本次檢定相應(yīng)檢定量值點(diǎn)(50g、200g)的測定不確定度都不滿足 U 95 ≤13MPEV，不能忽略不確定度的影響，應(yīng)當(dāng)按本文 3. 2(2)的方法進(jìn)行判定。
5 存在問題
本次檢定是根據(jù)被檢天平的示值大允許誤差MPEV，按檢定規(guī)程 JJG 1036 中 7. 1. 1. 1 條“應(yīng)配備一組砝碼，其擴(kuò)展不確定度(k =2)不得大于被檢天平在該載荷下大允許誤差值的 1/3 "之規(guī)定，選取了 F1 等級標(biāo)準(zhǔn)砝，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件以及其他影響量，也*符合JJG 1036 －2008 檢定規(guī)程要求，但是示值誤差的測量不確定度未能滿足 U 95 ≤13MPEV，致使檢定結(jié)果無法進(jìn)行簡單的比較( |Δ|與 MPEV 比較)直接判定。在實(shí)際檢定工作中，如果每臺電子天平檢定完畢都要對其進(jìn)行不確定度的評定，然后按本文“3. 2. 2 考慮示值誤差評定的測

 3 故障與解決
3. 1 變送器的線性不好故障現(xiàn)象:檢定一臺壓力變送器時零點(diǎn)和終點(diǎn)都是負(fù)誤差，但中間某一點(diǎn)正誤差嚴(yán)重差，靠增減量程和升降零點(diǎn)都無法調(diào)整使誤差在允許范圍內(nèi)。因分析:線性不合格的儀表可以靠增減量程和升降零點(diǎn)的調(diào)使其合格，因?yàn)橹虚g點(diǎn)誤差差，所以靠調(diào)整零點(diǎn)和量程時不能把一起儀表調(diào)整合格的。智能變送器的準(zhǔn)確度高低，取決于兩個因素:一個是敏感元件，一個是電子轉(zhuǎn)換電路的準(zhǔn)確度。解決方法:智能儀器儀表的穩(wěn)定性不好，多半是敏感元件出故障，一般很難調(diào)整修正，可以調(diào) A/D 轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行補(bǔ)正，不過補(bǔ)正的量不是很大。
3. 2 儀表引壓管堵塞
故障現(xiàn)象:在生產(chǎn)過程中某壓力變送器輸出變化緩
慢，甚至無變化。原因分析:生產(chǎn)過程中常會遇到被測介質(zhì)中含有固體懸浮顆粒粉末、時間長了有的會固化以及管道內(nèi)銹蝕，均可以引起引壓管的堵塞，使測量無法正常進(jìn)行。解決方法:拆除引壓管進(jìn)行疏通清洗處理即可。
3. 3 差壓變送器高低壓導(dǎo)管接反故障現(xiàn)象:量測量系統(tǒng)，一次元件為孔板，差壓變送器為測量儀表。當(dāng)設(shè)備投入運(yùn)行后，差壓變送器的輸出不但不上升，反而示值往零位以下移動。原因分析:用節(jié)流孔板和差壓變送器配套的流量測量系統(tǒng)運(yùn)行時，儀表示值輸出為零以下，可能有以下幾種原因:
(1)差壓變送器高壓導(dǎo)管堵塞或泄漏(2)差變送器高低壓導(dǎo)管接反。
(3)管道內(nèi)介質(zhì)流動方向與設(shè)計(jì)相反。
(4)差壓變送器出故障。經(jīng)檢查，差壓變送器是正常的，輸出量隨差壓信號的變化而變化，連接導(dǎo)管無堵塞無泄漏，而是高低壓導(dǎo)壓管接反引起。解決方法:將孔板的安裝防線反接。但對于智能壓力變送器來說，如果高低壓導(dǎo)管接錯，只要將檢測部件和傳送部件的相對位置轉(zhuǎn)動 180°即可。

3. 4 差壓變送器開機(jī)后無指示
故障現(xiàn)象:一臺高壓蒸汽流量變送器開機(jī)后無指示，經(jīng)過一段時間后流量指示才緩慢上升。分析原因:開表未按操作程序操作，將隔離液冷凝水全部沖走，高壓蒸汽進(jìn)入變送器膜盒內(nèi)，影響變送器的正常工作。通常在高壓蒸汽或有腐蝕性介質(zhì)的測量系統(tǒng)，為防止變送器膜盒部件損壞，一般均充隔離液，對于蒸汽系統(tǒng)而言，隔離液就是冷凝水，當(dāng)差壓變送器的三閥組上平衡閥被打開后，若同時打開三閥組上高壓側(cè)和低壓側(cè)的截止閥，引壓管內(nèi)原已存在的冷凝水會因差壓作用而被沖入蒸汽管道，使高溫蒸汽進(jìn)入變送器膜盒，而變送器的溫度太高將導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)失真，甚至損壞設(shè)備。解決方法:拆開差壓變送器檢查，在該變送器膜盒沒有被高溫蒸汽損壞的情況下，等待幾小時后引導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)
生冷凝水后儀表自然就有指示恢復(fù) 量不確定度后的符合性評定"的判定標(biāo)準(zhǔn)，對受檢的電子天平進(jìn)行符合性判定，是非常繁瑣和效率低下的，在實(shí)際工作中難以實(shí)施。

6 措施:選擇更高一等級的標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行檢定
從對上述不確定度分量的的數(shù)據(jù)分析可知，F(xiàn)1 等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼帶來的不確定度 u(L)在示值誤差測量不確定度 u c (Δ)中的占的比重大，致使 U9＞13MPEV。如果選用 E2 等級的標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行檢定，用同樣的方法進(jìn)行評定計(jì)算，E2/200g 砝碼的 u(L) = 0. 053mg，E2/50g 砝碼的 u(L) = 0. 024mg。此時示值誤差測量值擴(kuò)展不確定分別為 U 95 =0. 28mg，U 95 =0. 17mg，基本能滿足 U 95 ≤ 13MPEV 要求。
7 對 JJG 1036 －2008 檢定規(guī)程的一點(diǎn)看法筆者認(rèn)為，檢定規(guī)程對檢定標(biāo)準(zhǔn)砝碼的要求(7.1.1.1條)，不盡合理。按此要求選擇標(biāo)準(zhǔn)砝碼來檢定電子天平，標(biāo)準(zhǔn)器自身的帶來的不確定度已達(dá)到 MPEV 值的 1/

3，終電子天平示值誤差測量值的不確定度是無法達(dá)到U 95 ≤13MPEV 要求的，會造成檢定結(jié)果無法直觀判定。建議規(guī)程對此條進(jìn)行適當(dāng)修改，提高對標(biāo)準(zhǔn)砝碼的準(zhǔn)確度要求。

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