JJG《电子天平》规程宣贯精讲课件.ppt

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1、电子天平国家计量规程宣贯,2,规程的发布和实施,2008-2-20发布2008-5-20实施,3,适用范围,电子天平的首次检定、后续检定和使用中检验,4,引用文献,在计量性能要求、主要技术指标等方面采用国际法制计量组织（OIML）国际建议 R76 Non-automatic weighing instruments非自动衡器,5,术语,6,术语,7,术语,8,计量单位,9,原理和用途,10,计量性能要求,11,天平准确度级别与e、n的关系,12,计量性能要求,13,最大允许误差( MPE ),14,通用技术要求,15,外观要求,说明性标记必备的标记(厂名、商标、名称、型号等)适当时必备的标记(

2、电压、频率、特殊温度)对标记的要求（字迹、标牌）,16,结构的一般要求,适用性预期用途保证在周期内保持计量性能秤盘方便放置、吊挂系统坚固可靠等。,17,结构的一般要求,可靠性部件不易拆卸机构应有保证，损坏或干扰时有警告。按键清晰，并不引起重大故障。一般要求功能性要求,18,结构的一般要求,一般要求出现故障时，不显示错误示值，能检测并显示故障信息。报警直道操作者处理后消失。控制系统能保证数据的显示、存贮及传输,19,结构的一般要求,功能性要求自检程序、显示相关符号、表明工作状态温度要求（-1040） 5 15 303. 可备有接口与外部设备连接，并数据传输不受干扰。4. 具有良好绝缘和耐压。,2

3、0,称量结果的示值,读数装置读数准确、可靠、清晰。超过Max+9e时，应无显示或显示溢出。示值形式（含有计量单位，多显示器时应一致）数字示值（至少应从最右端起显示出一位数字、小数和整数用“.”分开，分度值自动改变时， “.”保持在原位。）打印（未平衡时，不得打印）,21,水平指示器,天平应安装水平指示器，并将水平指示器牢固安装在操作者明显可见的位置。未安装水平指示器的天平，不应有显见的倾斜。,22,置零装置,天平可以有一个或多个置零装置置零装置的效果不应改变天平的最大秤量初始置零装置的效果不应超过20%最大秤量。,23,零点跟踪装置,天平应有零点跟踪装置，零点跟踪装置在出厂时默认开启状态；置零

4、装置和置零跟踪装置的总效果，不得超过最大秤量的4%。,24,去皮装置,天平可有一个或多个去皮装置。去皮装置应能保证准确度置零，从而进行净重衡器。去皮装置不得在零点以下或最大秤量以上使用。,25,检定条件,26,检定前的准备,27,检定项目,28,检定方法,检定前应对天平进行外观检查。,29,偏载误差,试验载荷选择1/3(最大秤量+最大加法除皮效果)的砝码。优选个数较少的砝码，如果不是单个砝码，允许砝码叠放使用。单个砝码应放置在测量区域的中心位置，若使用多个砝码，应均匀分布在测量区域内。 按秤盘的表面积，将秤盘划分为四个区域，下图为天平偏载误差检定位置示意图。,示值误差应是对零点修正后的修正误差

5、。,30,天平的重复性,如果天平具有自动置零或零点跟踪装置，应处于工作状态。 试验载荷应选择80%100%最大秤量的单个砝码，测试次数不少于6次。 测量中每次加载前可置零。 天平的重复性等于Emax-Emin或Pmax-Pmin 加载时天平示值误差或化整前示值的最大值； 加载时天平示值误差或化整前示值的最小值。,31,示值误差,测试时，载荷应从零载荷开始，逐渐地往上加载，直至加到天平的最大秤量，然后逐渐地卸下载荷，直到零载荷为止。 试验载荷必须包括下述载荷点： 空载、最小秤量、最大允许误差转换点所对应的载荷 ，(或接近最大允许误差转变点) 、最大秤量。 无论加载或卸载，应保证有足够的测量点数，

6、对于首 次检定的天平，测量点数不得少于10点；对于后续检定或使用中检验的天平，测量点数可以适当减少，但不得少于6点。 示值误差应是对零点修正后的修正误差。,32,检定结果的处理,33,误差计算公式,E=I+0.5e-L-LEc=E-E0E化整前的示值误差；I天平示值；e检定分度值（ed时，d代替e）；L 附加砝码值；L 载荷值；E0零点或零点附近的误差。,34,检定实例1,以检定TCS-60电子天平为例，Max:60 kgd=10 ge=2 d=20 g首次检定,35,检定实例1,按照JJG1036-2008，检定项目为：1、外观2、偏载3、重复性4、示值误差,36,检定实例1-外观,见JJG

7、1036-2008第6.1条规定计量特征标记（必备的、适当时的）适用性（是否合适）,等等,37,检定实例1-偏载,试验载荷=20 kg,253 4,38,39,检定实例1-重复性,试验载荷=60 kg（约为最大秤量的80%100%）重复性误差E=Pmax-Pmin重复10次试验（后续检定6次）,40,41,检定实例1-示值误差,零点最大秤量零点测量点不少于10点（后续检定不少于6点）试验载荷包括：空载（10e=200 g)、最小秤量min(20e=400 g）、最大允许误差转换点对应的载荷（500e=10 kg、2000e=40 kg）、最大秤量max。,42,43,检定实例1,注：斜杆“/”

8、前的数据为进程，斜杆“/”后的数据为回程,44,检定实例2,以检定BP221S电子天平为例，Max:210 gd=0.1 mge=10 d=1.0 mg首次检定,45,检定实例2-偏载,试验载荷=100 g,1 253 4,46,47,检定实例2-重复性,试验载荷=200 g,48,49,检定实例2-示值误差,零点最大秤量零点测量点不少于10点（后续检定不少于6点）试验载荷包括：空载（0 g)、最小秤量min(100d=10 mg）、最大允许误差转换点对应的载荷（50000e=50 g、200000e=200 g）、最大秤量max。,50,51,示值误差扩展不确定度-1,以检定TCS-60电子

9、天平为例，对最大秤量的示值误差的扩展不确定度进行分析： Max:60 kgd=5 ge=2 d=10 g,52,示值误差扩展不确定度-1,1 测量方法电子天平（以下简称：天平）最大秤量的示值误差的检定是根据JJG1036-2008电子天平检定规程，采用相应等级（M1等级)砝码直接称量的。E =P -m （1） 式中:E 最大秤量的示值误差；P 最大秤量化整前示值；m 标准砝码的折算质量。,53,示值误差扩展不确定度-1,2 数学模型见式（1）,54,示值误差扩展不确定度-1,3 方差和灵敏系数 根据：uc2=(f/xi)2u2(xi) 于是: ucu2(E ) =c1u2(P)+c2u2(m)

10、 ( 2 ) 式中: c1=E/P=1 c2=E/m=-1,55,扩展不确定度-1 -标准不确定度,56,扩展不确定度-1 -标准不确定度,5 计算分量标准不确定度5.1 天平的示值引起的不确定度分量u(P)5.1.1 天平的示值重复性引起的不确定度分量u(P1) 根据JJG1036-2008的要求，在天平的最大秤量处进行10次重复性测试，取10次平均值作为比对结果。试验数据见表2,57,表2,58,扩展不确定度-1 -标准不确定度,则u(P1)= 2.9 g5.1.2天平的分辨力引起的不确定度分量u(P2) 根据JJG1036-2008的要求，化整前示值P是采用闪变点测量出来的，即利用0.1

11、d（d=10 g）附加砝码递加测量。故有：u(P2) =0.029d=0.29 g,59,扩展不确定度-1 -标准不确定度,5.1.3天平的偏载误差引起的不确定度分量u(P3),60,扩展不确定度-1 -标准不确定度,D偏载测试中最大值与最小值的差值；d1秤盘中心到砝码中心的距离；d2秤盘中心到某一个角的距离；以极限值d1 /d2=1进行计算，D=10 g，则u(P3)=2.89 g,61,扩展不确定度-1 -标准不确定度,5.14电源稳定度引起的不确定度分量u(P4) 按照JJG1036-2008（R76）的要求，天平在标称电压V+10%V-15%范围内，其示值误差均在最大允许误差之内。(M

12、pe:30 g)，通过监测，检定期间的电压变化不超过2%，假设由电源电压变化引起的示值误差与电压波动的幅度成正比，均匀分布，则,62,示值误差扩展不确定度-标准不确定度,63,扩展不确定度-1 -标准不确定度,5.14环境温度变化引起的不确定度分量u(P5)按照JJG1036-2008（R76）的要求，温度每5变化，零点变化不大于1e。天平在实验室放置足够长的时间，并在检定前进行标定，通过监测，检定过程中温度波动不超过1.0，假设由温度变化引起的示值变化与温度变化大小成正比，均匀分布，则,64,u(P5)=2.31 g,65,扩展不确定度-1 -标准不确定度,=5.89 g,66,扩展不确定度

13、-1 -标准不确定度,5.2标准砝码的不确定度分量u(m)检定所用的M1等级标准砝码的允差Um，矩形分布。因此:,67,合成标准不确定度u(E),68,合成标准不确定度u(E),69,扩展不确定度U,取k=2，则 U=2uc(E) =26.7 =13 g,70,扩展不确定度-2,以检定BP221S电子天平为例，对接近最大秤量(200 g)的示值误差的扩展不确定度进行分析： Max:210 gd=0.1 mge=10 d=1.0 mg,71,示值误差扩展不确定度-2,1 测量方法电子天平（以下简称：天平）最大秤量的示值误差的检定是根据JJG1036-2008电子天平检定规程，采用相应等级砝码（E

14、2等级）直接称量的。E =P -m （1） 式中:E 最大秤量的示值误差；P 最大秤量化整前示值；m 标准砝码的折算质量。,72,示值误差扩展不确定度-2,2 数学模型见式（1）,73,示值误差扩展不确定度-2,3 方差和灵敏系数 根据：uc2=(f/xi)2u2(xi) 于是: ucu2(E ) =c1u2(P)+c2u2(m) ( 2 ) 式中: c1=E/P=1 c2=E/m=-1,74,扩展不确定度-2 -标准不确定度,75,扩展不确定度-2 -标准不确定度,5 计算分量标准不确定度5.1 天平的示值引起的不确定度分量u(P)5.1.1 天平的示值重复性引起的不确定度分量u(P1)根据

15、JJG1036-2008的要求，在天平的接近最大秤量处(200 g）进行10次重复性测试，取10次平均值作为比对结果。试验数据见表2,76,表2,77,扩展不确定度-2 -标准不确定度,则u(P1)= 0.097 mg5.1.2天平的分辨力引起的不确定度分量u(P2) u(P2) =0.29d=0.03 mg,78,扩展不确定度-2 -标准不确定度,5.1.3天平的偏载误差引起的不确定度分量u(P3),79,扩展不确定度-2 -标准不确定度,D偏载测试中最大值与最小值的差值；d1秤盘中心到砝码中心的距离；d2秤盘中心到某一个角的距离；以极限值d1 /d2=1进行计算，D=0.6 mg，则u(P

16、3)=0.17 mg,80,扩展不确定度-2 -标准不确定度,5.14电源稳定度引起的不确定度分量u(P4) 按照JJG1036-2008（R76）的要求，天平在标称电压V+10%V-15%范围内，其示值误差均在最大允许误差之内。(Mpe:1.0 mg)，通过监测，检定期间的电压变化不超过1%，假设由电源电压变化引起的示值误差与电压波动的幅度成正比，均匀分布，则,81,示值误差扩展不确定度-标准不确定度,82,扩展不确定度-2 -标准不确定度,5.14环境温度变化引起的不确定度分量u(P5)按照JJG1036-2008（R76）的要求，温度每5变化，零点变化不大于1e。天平在实验室放置足够长的

17、时间，并在检定前进行标定，通过监测，检定过程中温度波动不超过0.5，假设由温度变化引起的示值变化与温度变化大小成正比，均匀分布，则,83,u(P5)=0.06 mg,84,扩展不确定度-2 -标准不确定度,=0.216 mg,85,扩展不确定度-2 -标准不确定度,5.2标准砝码的不确定度分量u(m)检定所用的E2等级标准砝码的允差Um，矩形分布。因此:,86,合成标准不确定度u(E),87,合成标准不确定度u(E),88,扩展不确定度U,取k=2，则 U=2uc(E)=20.28 =0.6 mg,89,砝码折算质量测量的不确定度计算,该不确定度的计算适用于质量的比较。不确定度的类型A类统计分

18、析B类非统计分析,90,Uncertainty for weight,一、测量过程的标准不确定度uw测量过程的标准不确定度uw是质量差值的标准差对于J次序列的测量：其中：s(mci)对于不同等级有不同定义。,91,Uncertainty for weight,对于F2等级及以下等级砝码，经常采用ABBA、ABA、AB1BnA循环。如果从历史的数据中无法得到测量中质量差值的标准差，可估计如下:(测量序列n3),92,Uncertainty for weight,对于F1等级及以上等级砝码，测量过程中质量差值mc的变化量s(mc)可由n次测量中评估：,93,Uncertainty for weig

19、ht,进行J系列测量时，mc的方差计算：,94,Uncertainty for weight,二、标准砝码的标准不确定度u(mcr)检定证书中的扩展不确定度U（k=2)标准砝码的稳定性uinst(mcr),95,Uncertainty for weight,标准砝码质量的不稳定性引起的不确定度uinst(mcr)可以从对标准砝码多次检定的质量变化中估计出来。如果只有一次检定（新购），那么取,96,Uncertainty for weight,在使用中，只使用砝码的标称值而没有使用修正值的。,97,Uncertainty for weight,三、空气浮力修正的不确定度ub（a1标准砝码被检时的

20、空气密度）或,98,Uncertainty for weight,或,99,Uncertainty for weight,其中Vr*为上一等级标准砝码的体积,100,Uncertainty for weight,如果空气浮力修正忽略，浮力影响的不确定度贡献不能忽略，应考虑在内。因此空气浮力引起的不确定度由两部分组成：,101,Uncertainty for weight,M等级砝码，由空气浮力修正引起的不确定度可忽略。对于F等级砝码，材料密度必须要已知并满足相应的准确度等级。见规程的表5对于E等级砝码，应确定空气密度。它的不确定度通常要由温度、压力和空气湿度的不确定度来评定。,102,Unce

21、rtainty for weight,如果空气密度不是测量得到的，而是采用当地的平均空气密度，则空气密度的不确定度可估算为：也可采用较小的不确定度，只要可以提供支持。,103,Uncertainty for weight,空气密度的变化量为：,104,Uncertainty for weight,105,Uncertainty for weight,四、衡量仪器的不确定度uba确定此分量和推荐方法是在合理的时间间隔内测量衡量仪器，在不确定度的计算中采用测量的结果。,106,Uncertainty for weight,1、衡量仪器灵敏度引起的不确定度,Is为灵敏度砝码引起的示值差；u(Is)为

22、Is 的不确定度；,为被检砝码与标准砝码的平均质量差。,107,Uncertainty for weight,2、衡量仪器分辨力引起的不确定度ud,对于数字指示：,对于模拟指示：,因子取决于标准、被检砝码的读数,108,Uncertainty for weight,3、由于偏载引起的不确定度uE,如果该分量已知，就需要对它进行评估。,109,Uncertainty for weight,D为偏载试验中的最大值与最小值之差，d1为估计的秤盘中心到砝码中心的距离， d2为秤盘中心到一个角的距离。,在大部分情况下，不确定度分量uE通常被衡量过程中的不确定度分量uw所覆盖，可以忽略。,110,Unce

23、rtainty for weight,在使用砝码自动交换装置的衡量仪器，在位置交换时，两个砝码的显示差值I可以是不同的：I1I2。这有可能被作为偏载误差，并且相应的不确定度的评估按下式进行计算。,111,4、磁性引起的不确定度，uma,如果砝码带有很高的磁化率和/或被磁化，则在砝码盒秤盘之间放上一个无磁的盘可减少它们之间的磁性作用。如果砝码满足本规程的要求，磁性引起的不确定度uma可假设为零。,112,Uncertainty for weight,5、衡量仪器的合成标准不确定度，uba,113,Uncertainty for weight,6、合成标准不确定度，uc(mct),114,Uncertainty for weight,U(mt) =2uc(mct),6、扩展标准不确定度，U(mct),115,谢 谢！,