天平砝碼檢定結果符合性判定方法

摘 要:F1 級標準砝碼檢定 ○ Ⅰ 級電子天平，符合規程對標準器的選擇要求。但示值誤差檢定值的擴展不確定度不能滿足相應要求，示值誤差檢定結果符合性判定時，無法忽略不確定度影響。應選擇比 F1 等級更高的標準砝碼檢定。

1 概述

1. 1 檢定依據:JJG 1036 －2008《電子天平檢定規程》。

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 JJG 1036 －2008《電子天平檢定規程》規定，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。試驗測量點數包括空載、小秤量、大允許誤差轉換點所對應的載荷、大秤量等，不得少于 10 個點，其中 50g、200g 為大允許誤差轉換點。

1. 3 標準砝碼: F1 等級，范圍 1mg ～200g。規程要求其擴展不確定度(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，其擴展不確定度 0. 3mg(k = 2); 50g/F1 級砝碼的MPE 值 0. 3mg，其擴展不確定度 0. 1mg(k = 2)，因此 F1級砝碼滿足規程要求。

1. 4 環境條件:溫度一般為室內溫度。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:用標準砝碼直接加載、卸載的方式。分段測量天平示值與標準砝碼之差，即為示值誤差。

2 不確定度的計算

 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—標準砝碼質量值。
2. 2 電子天平示值 I 的標準不確定度 u(I)評定電子天平示值 I 的標準不確定度來源主要有:天平示值重復性誤差、偏載、分辨力 3 個分項。這里略去測量重復性、偏載試驗過程及數據。其測試結果見表 1。50g示值 I 的標準不確定度見表2，200g 示值 I 的標準不確定度見表 3。表 1 偏載、重復性測試果測試載荷偏載測試d 1 /d 2大值和小值之差 D重復性測試 10 次示值誤差的標準差 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 的標準不確定度匯總表(50g 砝碼)標準不確定度分量 u(I)不確定度來源 評定方法標準不確度(mg)靈敏度系數 C i|C i |·u(x i )(mg)
u(I 1 )測量重復性 測量列的標準差 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 標準砝碼 L 的標準不確定度 u(L)評定
其來源為標準砝碼質量誤差、標準砝碼質量不穩定 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，擴展不確定度分別為 U = 0. 1mg、
0. 3mg，k =2，故有F1/50g 砝碼質量的的標準不確定度分量:u(L 1 ) = U/k =0. 1mg/2 =0. 05mgF1/200g 砝碼質量的標準不確定度分量:u(L 1 ) = U/k =0. 3mg/2 =0. 15mg
2. 5 50g、200g 測量點的示值誤差擴展不確定度 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的的檢定規程要求比較，在檢定的量值點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》的規定，對測量儀器特性進行評定時，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。此時合格判
定依據為:
①|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。此時判定依據為:
①|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。當測量儀器示值誤差的評定處于待定區時，可以通過采用準確度更高的計量標準，改善環境條件、增加測量次數和改善測量方法等，以降低示值誤差的測量不確定度后再進行合格評定。
4 本次檢定的判定依據
本次檢定相應檢定量值點(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，應當按本文 3. 2(2)的方法進行判定。
5 存在問題
本次檢定是根據被檢天平的示值大允許誤差MPEV，按檢定規程 JJG 1036 中 7. 1. 1. 1 條“應配備一組砝碼，其擴展不確定度(k =2)不得大于被檢天平在該載荷下大允許誤差值的 1/3 "之規定，選取了 F1 等級標準砝，實驗室環境條件以及其他影響量，也*符合JJG 1036 －2008 檢定規程要求，但是示值誤差的測量不確定度未能滿足 U 95 ≤13MPEV，致使檢定結果無法進行簡單的比較( |Δ|與 MPEV 比較)直接判定。在實際檢定工作中，如果每臺電子天平檢定完畢都要對其進行不確定度的評定，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象:檢定一臺壓力變送器時零點和終點都是負誤差，但中間某一點正誤差嚴重差，靠增減量程和升降零點都無法調整使誤差在允許范圍內。因分析:線性不合格的儀表可以靠增減量程和升降零點的調使其合格，因為中間點誤差差，所以靠調整零點和量程時不能把一起儀表調整合格的。智能變送器的準確度高低，取決于兩個因素:一個是敏感元件，一個是電子轉換電路的準確度。解決方法:智能儀器儀表的穩定性不好，多半是敏感元件出故障，一般很難調整修正，可以調 A/D 轉換電路進行補正，不過補正的量不是很大。
3. 2 儀表引壓管堵塞
故障現象:在生產過程中某壓力變送器輸出變化緩
慢，甚至無變化。原因分析:生產過程中常會遇到被測介質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銹蝕，均可以引起引壓管的堵塞，使測量無法正常進行。解決方法:拆除引壓管進行疏通清洗處理即可。
3. 3 差壓變送器高低壓導管接反故障現象:量測量系統，一次元件為孔板，差壓變送器為測量儀表。當設備投入運行后，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:用節流孔板和差壓變送器配套的流量測量系統運行時，儀表示值輸出為零以下，可能有以下幾種原因:
(1)差壓變送器高壓導管堵塞或泄漏(2)差變送器高低壓導管接反。
(3)管道內介質流動方向與設計相反。
(4)差壓變送器出故障。經檢查，差壓變送器是正常的，輸出量隨差壓信號的變化而變化，連接導管無堵塞無泄漏，而是高低壓導壓管接反引起。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，如果高低壓導管接錯，只要將檢測部件和傳送部件的相對位置轉動 180°即可。

3. 4 差壓變送器開機后無指示
故障現象:一臺高壓蒸汽流量變送器開機后無指示，經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，高壓蒸汽進入變送器膜盒內，影響變送器的正常工作。通常在高壓蒸汽或有腐蝕性介質的測量系統，為防止變送器膜盒部件損壞，一般均充隔離液，對于蒸汽系統而言，隔離液就是冷凝水，當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和低壓側的截止閥，引壓管內原已存在的冷凝水會因差壓作用而被沖入蒸汽管道，使高溫蒸汽進入變送器膜盒，而變送器的溫度太高將導致測量數據失真，甚至損壞設備。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，等待幾小時后引導管內產
生冷凝水后儀表自然就有指示恢復 量不確定度后的符合性評定"的判定標準，對受檢的電子天平進行符合性判定，是非常繁瑣和效率低下的，在實際工作中難以實施。

6 措施:選擇更高一等級的標準砝碼進行檢定
從對上述不確定度分量的的數據分析可知，F1 等級標準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 等級的標準砝碼進行檢定，用同樣的方法進行評定計算，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 檢定規程的一點看法筆者認為，檢定規程對檢定標準砝碼的要求(7.1.1.1條)，不盡合理。按此要求選擇標準砝碼來檢定電子天平，標準器自身的帶來的不確定度已達到 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到U 95 ≤13MPEV 要求的，會造成檢定結果無法直觀判定。建議規程對此條進行適當修改，提高對標準砝碼的準確度要求。

天平砝碼檢定結果符合性判定方法