工业用定量包装秤测量不确定度评定 点击：416 | 回复：0
发表于：2011-04-21 15:23:53
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随着工业自动化水平提高，电子式定量包装秤已应用在生产、销售等众多领域中。下面我以 100kg定量包装秤最大秤量点为例，依据 JJG5551996《非自动秤通用检定规程》的相关方法步骤，介绍其测量结果的不确定度评定。
1 定量包装秤工作原理
定量包装秤由计量单元、缝包输送装置、气动系统、除尘系统等组成。其中影响包装物准确度的关键部件是计量单元，它包括储料仓、闸门、秤体、夹袋装置、电气控制装置等。而秤体主要由计量斗、承重支架和称重传感器组成。通常是利用称重传感器作为能量转换元件。称重传感 器将计量斗中被测物料的质量转化为传感器自身弹性体的位移量，并将这个量转化为电信号输出。这个输出信号经过转化和放大后，在称重显示器上转化为被测物料的质量值，同时这一电信号又传输给电气控制装置。电气控制装置由称重显示器、电气元器件、控制柜组成，作用为控制系统工作，使整个系统按预先设定的程序完成装料包装工作。
2 测量用标准器、被测对象
1）标准器：整个测试过程中使用10kg的Ml等级砝码，共计10块。
2）被测对象：最大秤量 100kg定量包装秤；分度值 e=50g；准确度等级 Ⅲ级。
3 测量结果不确定度数学模型的建立
定量包装秤利用称重显示器输出被测物质的质量值，该质量值化整前的示值与标准砝码标称值之差，就是我们要测量的量，即化整前的示值误差。其数学模型为：
式中： E－化整前的误差； P－化整前的示值； m－标准砝码值； I－被测物质显示值； e－检定分度值；△ m－附加砝码；△ Es－测量重复性误差；△Ec－偏载误差；△Eg－电源电压变化引进的误差。
4 各输入量标准不确定度的评定
4.1 输入量P的标准不确定度评定
输入量 P的标准不确定度 u（P）的主要来源是：偏载误差△ Ec、测量重复性△Es、电源电压变化△Eg等。
4.1.1 定量包装秤的偏载误差△Ec带来的不确定度偏载误差主要是测量时放置砝码的位置偏离中心造成的。在进行偏载实验时，一般用约等于最大秤量 1/3的Ml等级砝码放置在 1/4计量斗面积中，其最大值与最小值之差一般不会超过 10.0g，则半宽 a＝10.0g/2＝5.0g。而测量时放置砝码的位置较为注意，则偏载误差要比做偏载实验时误差小，假设偏载误差为偏载实验误差时的 1/3。若偏载误差分布按均匀分布处理，其 值为 。则偏载误差△Ec带来的测量不确定度 u(p1)：
4.1.2 测量重复性△Es带来的不确定度u(p2)
按照《非自动秤通用检定规程》要求，定量包装秤应在最大秤量点进行重复性试验，即连续多次往计量斗上加放最大秤量载荷，检查秤指示量值的一致性。经过在最大秤量点上进行10次重复性实验，得到示值 （g）如下： 100000.0；100000.0；100005.0；100000.0；100000.0；100005.0；100000.0；100005.0；100005.0；100000.0。取以上 10次数据的算术平均 值
取最大秤量点示值 xi算术平均值的实验标准偏差为重复性不确定度
，得到：
4.1.3 电源电压变化△Eg带来的不确定度
电源电压在规定的条件下变化可能会造成示值变化 0.2e，即 10g。假设半宽 a=10g，服从均匀分布，包含因子 ，得到定量包装秤电源电压变化带来的测量不确定度u(p3) ：
4.2 输入量m的标准不确定度评定
10kg的Ml等级公斤砝码检定证书中给出了其最大扩展不确定度 U=0.087g 和包含因子k=3，则单个砝码不确定度 ：
而10个砝码确定的输入量m的标准不确定度u（m）应为： u(m)=u(m11)×n=0.029×10=0.29g
5 对合成标准不确定度u(E)的表示
6 扩展不确定度
扩展不确定度 Up是确定测
1 定量包装秤工作原理
定量包装秤由计量单元、缝包输送装置、气动系统、除尘系统等组成。其中影响包装物准确度的关键部件是计量单元，它包括储料仓、闸门、秤体、夹袋装置、电气控制装置等。而秤体主要由计量斗、承重支架和称重传感器组成。通常是利用称重传感器作为能量转换元件。称重传感 器将计量斗中被测物料的质量转化为传感器自身弹性体的位移量，并将这个量转化为电信号输出。这个输出信号经过转化和放大后，在称重显示器上转化为被测物料的质量值，同时这一电信号又传输给电气控制装置。电气控制装置由称重显示器、电气元器件、控制柜组成，作用为控制系统工作，使整个系统按预先设定的程序完成装料包装工作。
2 测量用标准器、被测对象
1）标准器：整个测试过程中使用10kg的Ml等级砝码，共计10块。
2）被测对象：最大秤量 100kg定量包装秤；分度值 e=50g；准确度等级 Ⅲ级。
3 测量结果不确定度数学模型的建立
定量包装秤利用称重显示器输出被测物质的质量值，该质量值化整前的示值与标准砝码标称值之差，就是我们要测量的量，即化整前的示值误差。其数学模型为：
式中： E－化整前的误差； P－化整前的示值； m－标准砝码值； I－被测物质显示值； e－检定分度值；△ m－附加砝码；△ Es－测量重复性误差；△Ec－偏载误差；△Eg－电源电压变化引进的误差。
4 各输入量标准不确定度的评定
4.1 输入量P的标准不确定度评定
输入量 P的标准不确定度 u（P）的主要来源是：偏载误差△ Ec、测量重复性△Es、电源电压变化△Eg等。
4.1.1 定量包装秤的偏载误差△Ec带来的不确定度偏载误差主要是测量时放置砝码的位置偏离中心造成的。在进行偏载实验时，一般用约等于最大秤量 1/3的Ml等级砝码放置在 1/4计量斗面积中，其最大值与最小值之差一般不会超过 10.0g，则半宽 a＝10.0g/2＝5.0g。而测量时放置砝码的位置较为注意，则偏载误差要比做偏载实验时误差小，假设偏载误差为偏载实验误差时的 1/3。若偏载误差分布按均匀分布处理，其 值为 。则偏载误差△Ec带来的测量不确定度 u(p1)：
4.1.2 测量重复性△Es带来的不确定度u(p2)
按照《非自动秤通用检定规程》要求，定量包装秤应在最大秤量点进行重复性试验，即连续多次往计量斗上加放最大秤量载荷，检查秤指示量值的一致性。经过在最大秤量点上进行10次重复性实验，得到示值 （g）如下： 100000.0；100000.0；100005.0；100000.0；100000.0；100005.0；100000.0；100005.0；100005.0；100000.0。取以上 10次数据的算术平均 值
取最大秤量点示值 xi算术平均值的实验标准偏差为重复性不确定度
，得到：
4.1.3 电源电压变化△Eg带来的不确定度
电源电压在规定的条件下变化可能会造成示值变化 0.2e，即 10g。假设半宽 a=10g，服从均匀分布，包含因子 ，得到定量包装秤电源电压变化带来的测量不确定度u(p3) ：
4.2 输入量m的标准不确定度评定
10kg的Ml等级公斤砝码检定证书中给出了其最大扩展不确定度 U=0.087g 和包含因子k=3，则单个砝码不确定度 ：
而10个砝码确定的输入量m的标准不确定度u（m）应为： u(m)=u(m11)×n=0.029×10=0.29g
5 对合成标准不确定度u(E)的表示
6 扩展不确定度
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