一、問題的提出由電子天平的參數(shù):分度值(可讀性)=0.1g,zui大秤量=34 ㎏;再根據(jù) JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程的規(guī)定,很容易得到該天平各稱量段的zui大允許誤差(見表 1),不難發(fā)現(xiàn)天平 20kg稱量點zui大允許誤差為±1.0g,而 20 ㎏、M1 等級砝碼的zui大允許誤差也為±1.0g,由此可發(fā)現(xiàn)電子天平的zui大允許誤差和被檢砝碼zui大允許誤差相等的情況,也就是說檢測器具與被檢測器具的準確度是同一個等級,因此偶爾出現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)存在異議的情況就不難理解了。
某單位為檢測M1等級的 20 ㎏砝碼兼稱量一些貴重物品,選擇了一臺準確度等級為 級(高準確度級)的電子天平。在檢測砝碼時會時有發(fā)現(xiàn)電子天平出現(xiàn)示值欠準確可靠的情況。電子天平是經(jīng)過檢定合格的,并含省級計量檢定證書。也做過該電子天平的合成標準不確定度,滿足不超過被檢砝碼質(zhì)量zui大允許誤差值的九分之一的規(guī)定要求。這示值欠準確可靠的情況為什么還會產(chǎn)生呢?表 1 CPA34001S 電子天平各稱量段的zui大允許誤差Max=34kg e=10 d=1.0gMPE m±0.5g 0≤m≤ 5kg±1.0g 5kg<m≤20kg±1.5g 20kg<m≤34kg
不確定度分量和哪些參數(shù)有關(guān)?怎樣才可確保不重復不遺漏?在電子天平還沒有購置之前,如何才能確定不確定度的分量?這給選擇電子天平工作帶來了困難。如果僅以可讀性一個參數(shù)做不確定度來考慮,顯然是存在風險的,為了穩(wěn)妥起見,我們用下面的方法選擇電子天平,此法意在拋磚引玉,欲能引起同行們的探討與質(zhì)疑,更加期待專家的指教。二、電子天平的選擇1.zui大秤量(Max)的確定電子天平系精密計量器具,人們操作時都會輕拿輕放,一般可不考慮受到?jīng)_擊力產(chǎn)生過載,zui大秤量可按下式選擇:Max≈1.05MmaxMmax:為被稱量物體質(zhì)量的zui大秤量值如果量程范圍寬,則需分段選多臺電子天平。2.準確度等級的選擇準確度等級的選擇是zui重要的一環(huán),可以說是選擇成敗的關(guān)鍵。好在 JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程的發(fā)布和實施,給我們工作提供了依據(jù),使之有法可依。我們認為電子天平準確度等級可由電子天平的zui大允許誤差不大于被稱物體質(zhì)量zui大允許誤差的三分之一來選定。即:MPEt≤1/3MPEmMPEt:電子天平的zui大允許誤差MPEm:被稱物體質(zhì)量zui大允許誤差3.其他功能方面的選擇操作可選觸摸屏式或鍵盤式;顯示分為高分辨率彩色顯示屏和黑白液晶顯示屏;應用方面是只需具備基本的稱量功能或附帶較多的應用程序功能。凡此種種,都應根據(jù)實際需求來決定。我們認為只要zui大秤量、準確度等級滿足要求,其余都以實用為準則。三、選擇的實例以選擇滿足稱量F2等級的 1mg~5kg砝碼的電子天平為例,說明按“MPEt≤1/3MPEm”的原則來確定電子天平的的準確度等級,不失為一種選擇電子天平的簡便**、切實有效的方法和措施。1.zui大秤量選定因為 1mg~5kg 范圍較寬,宜分級選擇,需三臺電子天平才可滿足需求,現(xiàn)擬定三個方案如下:方案一天平型號 量程 可讀性 檢測砝碼范圍XP26C 22g 1ug 1mg~20gXP504 520g 0.1mg 50g~500gXP5003S 5100g 1mg 1000g~5000g
方案二天平型號 量程 可讀性 檢測砝碼范圍XP26C 22g 1ug 1mg~20gXP205 220g 0.01mg 50g~200gXP5003S 5100g 1mg 500g~5000g方案三天平型號 量程 可讀性 檢測砝碼范圍CPA26P 5/21g 2/10u 1mg~20g524P 120/240/520g 0.1/0.2 /0.5mg 50g~500g5203P 1200/2400/5200g 1/2/5mg 1000g~5000g以上三個方案要通過準確度等級的驗證來取舍2.準確度等級的驗證選定遵照 JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程的規(guī)定,由已知 d 和 Max,通過簡單的計算,可以方便的得到每臺電子天平各稱量段的zui大允許誤差,因而達到求出每臺電子天平合成標準不確定度的效果。根據(jù) JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程中 n=Max/e 的規(guī)程可知:XP26C、XP205、XP504 、XP5003S、CPA26P、為Ⅰ級(特種準確度級)電子天平,524P、5203P只能為 級(高準確度級)電子天平。CPA26P、524P、5203P 是具有多個分度值和多個稱量范圍的電子天平,顯然每個局部稱量范圍的各稱量段的zui大允許誤差是不同的,應一一列出。上述三個方案中每臺電子天平各稱量段的zui大允許誤差,分別列于表 2、表 3、表 4、表 5 中;并將電子天平和被稱砝碼(F2等級)的zui大允許誤差同列入表 6。表 2 XP26C、XP504、XP5003S 各稱量段的zui大允許誤差XP26C XP504 XP5003SMax=22g e=10d=10ug Max=520g e=10d=1.0mg Max=5100g e=10d=10mgMPE m MPE m MPE m±5ug 0≤m≤500mg ±0.5mg 0≤m≤50g ±5mg 0≤m≤500g±10ug 500mg<m≤2g ±1.0mg 50g<m≤200g ±10mg 500g<m≤2000g±25ug 2g<m≤22g ±1.5mg 200g<m≤520g ±15mg 2000g<m≤5100g表 3 CPA26P、XP205 各稱量段的zui大允許誤差CPA26P Max=5/21g d=2/10u XP205Max=5g e=10d=20ug Max=21g e=10d=100ug Max=220g e=10d=0.1mgMPE m MPE m MPE m±10ug 0≤m≤1g ±50ug 0≤m≤5g ±0.05mg 0≤m≤ 5 g±20ug 1g<m≤4g ±100ug 5g<m≤20g ±0.1 ㎎ 5g<m≤20g±30ug 4g<m≤5g ±150ug 20g<m≤21g ±0.15mg 20g<m≤220g表 4 524P 各稱量段的zui大允許誤差524P Max=120/240/520g d=0.1/0.2 /0.5mgMax=120g e=10d=1mg Max=240g e=10d=2mg Max=520g e=10d=5mgMPE m MPE m MPE m±0.5mg 0≤m≤5g ±1mg 0≤m≤10g ±2.5mg 0≤m≤25g±1.0mg 5g<m≤20g ±2mg 20g<m≤40g ±5.0mg 25g<m≤100g±1.5 mg 20g<m≤120g ±3mg 40g<m≤240g ±7.5mg 100g<m≤520g表 5 5203P 各稱量段的zui大允許誤差5203P Max=1200/2400/5200g d=1/2/5mgMax=120g e=10d=10mg Max=240g e=10d=20mg Max=5200g e=10d=50mgMPE m MPE m MPE m±5mg 0≤m≤50g ±10mg 0≤m≤100g ±25mg 0≤m≤250g±10mg 50g<m≤200g ±2mg 100g<m≤400g ±50mg 250g<m≤1000g±15mg 200<m≤1200g ±30mg 400g<m≤2400g ±75mg 1000g<m≤5200g
表 6 電子天平和砝碼(F2 等級)的zui大允許誤差砝碼標稱值砝碼MPE(mg)XP26CMPE(mg)CPA26PMPE(mg)XP205MPE(mg)XP504MPE(mg)XP5003SMPE(mg)524PMPE(mg)5203PMPE(mg)1 mg ±0.06 ±0.005 ±0.01 ±0.052 mg ±0.06 ±0.005 ±.01 ±0.055 mg ±0.06 ±0.005 ±0.01 ±0.0510 mg ±0.08 ±0.005 ±0.01 ±0.0520 mg ±0.10 ±0.005 ±0.01 ±0.0550 mg ±0.12 ±0.005 ±0.01 ±0.05100 mg ±0.16 ±0.005 ±0.01 ±0.05200 mg ±0.20 ±0.005 ±0.01 ±0.05500 mg ±0.25 ±0.005 ±0.01 ±0.051 g ±0.3 ±0.01 ±0.01 ±0.052 g ±0.4 ±0.01 ±0.02 ±0.055 g ±0.5 ±0.015 ±0.03 ±0.0510 g ±0.6 ±0.015 ±0.1 ±0.120 g ±0.8 ±0.015 ±0.15 ±0.150 g ±1.0 ±0.15 ±0.5 ±1.5100 g ±1.6 ±0.15 ±1.0 ±1.5200 g ±3.0 ±0.15 ±1.0 ±3.0500 g ±8.0 ±1.5 ±5.0 ±7.51000 g ±16 ±10.0 ±15.02000 g ±30 ±10.0 ±30.05000 g ±80 ±15.0 ±75.0
通過表 6 可以看出:選用 XP26C 檢測(1mg~20g)范圍的砝碼,顯然是大材小用。選由 CPA26P 檢測(1mg~20g)范圍的砝碼比較適合。XP205 檢測(50g~200g)范圍的砝碼;XP5003S 檢測(1000g~5000g)范圍的砝碼;有 500g、1000g 兩點達不到 MPEt≤1/3MPEm 要求,如果用 XP504 取代 XP205,則會有 50g、100g、1000g 叁點達不到 MPEt≤1/3MPEm 要求,但都能達到 MPEt≈1/2MPEm;并同時滿足合成標準不確定度不超過被檢砝碼質(zhì)量zui大允許誤差值的九分之一的要求。524P 檢測(50g~500g)范圍的砝碼;5203P 檢測(1000g~5000g)范圍的砝碼,兩者的zui大允許誤差已經(jīng)幾乎相等,盡管滿足合成標準不確定度不超過被檢砝碼質(zhì)量zui大允許誤差值的九分之一的要求,但準確度指標是重要的先決條件,為了**可靠起見,我們?nèi)匀挥X得不宜選用這兩臺電子天平。并考慮到 XP504 與 XP205 價格相差較大,現(xiàn)本著經(jīng)濟、實惠的原則選取了由 CPA26P、XP504、XP5003S 組合的新方案。四、待討論的問題以上方法是通過選用電子天平的實踐及基于計量檢測系統(tǒng)中一般公認的準則,即測量儀器的zui大允許誤差不大于被檢計量器具的zui大允許誤差的三分之一提出來的。方法雖方便、可靠、易行,但目前尚無針對性強的技術(shù)法規(guī)可依,所以用此法確定電子天平準確度等級會有人提出異意,因為砝碼 JJG99-2006 檢定規(guī)程(7.2.2.1)中明確規(guī)定,“衡量儀器合成標準不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量zui大允許誤差值的九分之一。”合成標準不確定度(即重復性、靈敏度、分辨力、偏載等的合成) 電子天平的這些計量特性在測量之前要已知,在電子天平未到貨前,我們只有依據(jù)天平廠商提供的產(chǎn)品宣傳樣本,這里面或多或少存在宣傳的成分,日后難免有些參數(shù)指標存在爭議。眾所周知,電子天平的可讀性(d)和zui大稱量(Max)是zui容易在事前獲得的二項可靠的無須爭議的計量特性指標。有了 Max、e=10d 根據(jù) JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程就能方便得出電子天平zui大允許誤差,判斷一下是否不大于被稱物體zui大允許誤差的三分之一。相對來說,這種方法比用合成標準不確定度簡便、穩(wěn)妥、可靠。首先,電子天平和非自動秤兩個規(guī)程的制定是引用同一個文件,JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程在計量性能要求、主要技術(shù)指標等方面采用了**法制計量組織(OIML)**建議 R76《非自動衡器》中的相關(guān)內(nèi)容;JJG555-1996《非自動秤通用檢定規(guī)程》等效采用**法制計量組織(OIML)**建議 R76《非自動衡器》制定的。OIML **建議 R76《非自動衡器》中根本沒有區(qū)別電子天平和電子秤。都是利用作用于物體上的重力(G=mg)來確定該物體質(zhì)量的計量器具,本質(zhì)上就是同一種計量器具,都應屬于《非自動衡器》。
再次,砝碼檢定規(guī)程(7.2.3)“標準砝碼至少應比被檢定砝碼高一準確度等級,其質(zhì)量擴展不確定度應不大于被檢定砝碼質(zhì)量zui大允許誤差的九分之一。”觀察砝碼的zui大允許誤差表,也不難發(fā)現(xiàn),上一個等級砝碼的zui大允許誤差是不超過下一個等級的zui大允許誤差的三分之一的,上一個等級砝碼是可作為下一個等級砝碼的標準砝碼。這樣是否可以推理,檢定砝碼用的電子天平其zui大允許誤差不超過砝碼的zui大允許誤差的三分之一是不違反規(guī)程的,并不**需要合成標準不確定度不超過被檢砝碼質(zhì)量zui大允許誤差值的九分之一的要求。
其次,不僅電子天平的準確度等級是按照其檢定分度值 e 和zui大稱量(Max)劃分成四個準確度等級(n=Max/e)。同時,zui大允許誤差的表示的方法也和電子秤一樣,以梯形允許誤差帶的形式出現(xiàn),各段稱量載荷 m 與zui大允許誤差 MPE,都以檢定分度值 e 來表示。相對以前的方法是直觀、明了。不再象以前用十萬分之一或百萬分之一等相對誤差形式來評價電子天平。顯然,這不僅
避免了對相對誤差理解不同產(chǎn)生異議,而且給使用者選擇電子天平和檢定人員的實際檢定工作帶來**的方便。
除此之外,用于檢定砝碼的電子天平,如果被檢砝碼進行空氣浮力修正,則其合成標準不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量zui大允許誤差值的六分之一;如果被檢砝碼不進行空氣浮力修正,則其合成標準不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量zui大允許誤差值的九分之一。即:uc≤1/9MPEm;對于此式,如果單純從數(shù)學角度上來講,成立是欠嚴謹?shù)?。因為進行比較的量必須是同種類、同性質(zhì)的量才有意義。令我們難以理解的是,砝碼電子天平這兩者的zui大允許誤差都能方便得到,為何不用其zui大允許誤差相比呢?我們臆斷是砝碼規(guī)程在電子天平規(guī)程之前所致。電子天平在稱量過程中不需要砝碼,操作簡單、直接讀數(shù),具有機械天平無法比擬的優(yōu)點,會越來越廣泛地應用于各個領(lǐng)域,并有取代機械天平之勢。我們覺得應該把近二年來選購電子天平實踐工作中的點滴體會與大家分享,作為引玉之磚,期望能引起同行商榷與爭鳴。希望選擇確定電子天平的準確度等級能夠用和選擇電子秤一樣的方法,早日成為廠商用戶的共識。
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:裴
電子天平稱量結(jié)果不穩(wěn)定的原因電子天平在使用中經(jīng)常碰到的問題就是稱量結(jié)果不穩(wěn)定,其實,不**是電子天平的硬件故障,許多是環(huán)境和操作的問題。
電子天平稱量結(jié)果不穩(wěn)定有哪些原因?
1、檢查稱盤與電子天平殼體之間是否有雜物;
2、檢查電子天平防風罩,看是否未**關(guān)閉;
3、檢查防風罩與稱盤是否擦蹭;
4、觀察附近是否有強電磁干擾;
5、檢查傳感器放置位置及連接部分是否接觸良好;
6、檢查被測物質(zhì)量是否穩(wěn)定,是否吸收潮氣或蒸發(fā)、或帶靜電荷等;
7、檢查內(nèi)部電源線路、傳感器和信號線,看是否有接觸不良或斷裂現(xiàn)象;
8、檢查控制回路的各插件板和底座,看是否有松動、虛接及底座與連接線開焊等現(xiàn)象。
如以上因素均排除后,電子天平稱量結(jié)果仍不穩(wěn)定,應向相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進行檢查并維修。