浅析电子天平测量结果不确定度评定

摘要：主要按照JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中测量不确定度评定的程序，以本实验室中ME235S电子天平的测量数据为例，分析介绍了电子天平测量结果不确定度的评定过程以及评定结论。重点分析了不确定度的来源、测量模型的建立、对影响测量结果因素的标准不确定度评定和数据计算以及测量不确定度的报告。

关键词：测量依据；来源分析；标准不确定度评定

Abstract: According to JJF1059.1-2012 "evaluation and expression of uncertainty in measurement" in the evaluation of uncertainty of measurement procedures, take the measurement data of ME235S electronic balance in this laboratory as an example, it analyzes and introduces the electronic balance measurement uncertainty evaluation process and the evaluation conclusion. It mainly focuses on the analysis of the sources of uncertainty, measurement model, influence on the measurement results of standard uncertainty evaluation and data calculation and the measurement uncertainty of the report.

1 概述

1.1 测量依据：JJG 1036-2008《电子天平检定规程》；JJG 99-2006《砝码检定规程》； JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》；

1.2 测量标准：E2级标准砝码装置，出厂编号0884，根据JJG 99-2006《砝码检定规程》中给出200g砝码的扩展不确定度不大于0.10mg，包含因子k=2；

1.3 环境条件：温度23℃，相对湿度45 %；

1.4 测量对象：电子天平230g/0.01mg，型号ME235S，出厂编号23901550；

1.5 测量过程：检定方法属直接测量法，标准砝码与电子天平示值之差为电子天平示值误差。

2 不确定度来源分析

标准不确定度u(m)，包括：

2.1 标准砝码的标准不确定度u (mcr)；

2.2 测量过程的标准不确定度u1(m)；

2.3 测量仪器标准不确定度u2(m)；

2.4 由温度不稳定及振动等引入的标准不确定度u3(m)；

3 建立测量模型： Δm = m ― mcr 式中：

Δm――电子天平示值误差；m――电子天平示值；mcr――标准砝码值。

4 标准不确定度评定：4.1标准砝码不确定度u (mcr )的评定：

以测量天平200g测量点为例。

E2等级200g标准砝码的扩展不确定度极限值为0.10mg（k=2），该标准砝码有四个检定周期的证书 ，则砝码不稳定性引起的不确定度，我们采用极差法按均匀分布即：得到。经过比较，在有限次测量中，标准砝码质量的最大值与最小值之差为0.02mg，所以，标准砝码的标准不确定度为：

mg

4.2 测量过程的标准不确定度u1(m)的评定 ：

被检天平测量重复性的标准不确定度u1(m)，可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法评定: 以200g为天平最大称量点，进行n=10次重复测量，测得结果如表1所示。

表1 测量数列

测量平均值 =200.00007g

测量结果单次测量标准偏差

测量平均值实验标准差：

故：

4.3 测量仪器的标准不确定度u2(m)的评定：

测量仪器的不确定度评定主要有分辨力引入的不确定度和偏载引入的不确定度。

4.3.1电子天平的分辨力引入的不确定度ud(m)，我们采用标准不确定度的B类评定方法，我们所采用的天平的实际分度值为0.01mg，根据经验，数字式测量仪器的分辨力导致的不确定度一般可以近似地估计为矩形分布（均匀分布），矩形分布

所以有

4.3.2电子天平进行偏载试验时，该天平测试数据偏载误差0.02mg，并服从均匀分布，包含因子，可得

则测量仪器引入的标准不确定度：

4.4 温度不稳定及振动等引起示值不确定度u3 (m)，由于实验室在采用砝码校准的过程中完全采用计量标准规定的方法要求，环境温度的控制、周围振动等影响在此予以忽略。

5.标准不确定度汇总表：

以上标准不确定度分量彼此间独立无关，因此，合成标准不确定度：

6.扩展不确定度计算

扩展不确定度U属正态分布，取k=2, 电子天平200g测量点的测量结果扩展不确定度：

7.测量不确定度的报告与表示

检定230g电子天平在200g测量点的测量结果的扩展不确定度为：

U=0.10mg（k=2）