龔俊慶

摘 要：本文通過設(shè)計一個標(biāo)準(zhǔn)高度模型，對超聲波身高體重秤中的身高項目進(jìn)行測量，并對使用標(biāo)準(zhǔn)高度模型測量超聲波身高項目的測量結(jié)果示值誤差測量進(jìn)行不確定度評定，通過闡述測量過程中產(chǎn)生的各分量對示值誤差的影響，得到了測量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度。

關(guān)鍵詞：超聲波身高體重秤；測量結(jié)果；示值誤差；不確定度

0 引言

超聲波身高體重秤是采用微電腦控制和超聲波測量技術(shù)，自動測量身高，體重，測量結(jié)果數(shù)碼顯示并語音報出，可與計算機(jī)連接，以備存檔。全自動操作，簡便快捷，測量身高，采用超聲波無接觸測量，防止傳統(tǒng)手動壓桿測量存在的交叉感染風(fēng)險，被廣泛的的運用在醫(yī)院、學(xué)校、部隊、體檢中心、健身房等部門。

本文通過設(shè)計一個標(biāo)準(zhǔn)高度模型，對超聲波身高體重秤身高進(jìn)行計量校準(zhǔn)，用于確認(rèn)儀器的準(zhǔn)確性，并通過使用標(biāo)準(zhǔn)高度模型對超聲波身高體重秤的身高部分測量誤差的不確定分析來確認(rèn)方法的科學(xué)可靠。

1不確定度評定

本文以測量分辨率為0.5cm，測量范圍為（0.5～2）m的超聲波身高體重秤為例，用1米的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)高度模型對超聲波身高體重秤的身高進(jìn)行測量，并對其測量結(jié)果示值誤差不確定度進(jìn)行評定。

1.1 測量方法

本文采用的標(biāo)準(zhǔn)高度模型由底部一塊（200×200）mm，平面度不超過0.5mm，厚度為5mm的鋁板，頂部由一塊（300×300）mm，平面度不超過0.5mm，厚度為5mm的鋁板，中間由直徑50mm鋁桿連接，頂部與底部的平行度不超過1mm組成。標(biāo)準(zhǔn)高度模型的實際高度的擴(kuò)展不確定度不超過1mm（k=2）。

測量時，將標(biāo)準(zhǔn)高度模型底面朝下豎直放置在超聲波身高體重秤上，讀取超聲波身高體重秤上身高示值，代入公式（1）計算示值誤差。

1.2 數(shù)學(xué)模型

△h=H-L （1）

式中 △h ——超聲波身高體重秤身高示值誤差，（cm）；

H——超聲波身高體重秤身高示值，（cm）；

L ——標(biāo)準(zhǔn)高度模型實際高度，（cm）；

1.3 方差和靈敏系數(shù)

由于輸入量H和L互不相關(guān)：

依： （2）

式中，

1.4 計算分量標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1.4.1輸入量H引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

u（H） 由測量重復(fù)性u（H1） 或超聲波身高體重秤分辨率u（H2）

1.4.1.1測量重復(fù)性引入的不確定度 u（H1）

采用A類方法進(jìn)行評定。

在裝置正常工作及重復(fù)性條件下，測量10次結(jié)果如下：

由貝塞爾公式計算單次測量實驗標(biāo)準(zhǔn)偏差：

s= ≈0.211 cm

則u（H1） =s=0.211 cm

1.4.1.2超聲波身高體重秤分辨率引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（H2）

采用B類不確定度評定方法。

身高體重秤的的分辨率為0.5cm，半寬 =0.25cm，為均勻分布，

k= ，則：

≈0.144cm

依據(jù)JJF 1033-2008計量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范 C.1.4當(dāng)重復(fù)性引入的不確定分量大于儀器的分辨率所引入的不確定度分量時，可以不考慮分辨率所引入的不確定度分量。故：

u（H） =u（H1） =0.211 cm

1.4.2輸入量L的引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（L）

輸入量L 由標(biāo)準(zhǔn)高度模型實際高度測量結(jié)果不確定度u（L1） ，標(biāo)準(zhǔn)高度模型平面度u（L2） ，標(biāo)準(zhǔn)高度模型頂部與底部平行度u（L3） 引入；

1.4.2.1標(biāo)準(zhǔn)高度模型實際高度測量結(jié)果不確定度u（L1）

標(biāo)準(zhǔn)高度模型的實際高度的擴(kuò)展不確定度U=1mm（k=2），則：

=0.5mm=0.05cm

1.4.2.2標(biāo)準(zhǔn)高度模型平面度u（L2）

標(biāo)準(zhǔn)高度模型的平面度不大于0.5mm， 為均勻分布， k = ，則：

0.29mm=0.029cm

1.4.2.3標(biāo)準(zhǔn)高度模型頂部與底部平面度u（L3）

標(biāo)準(zhǔn)高度模型的平面度不大于1mm， 為均勻分布，k= ，則：

0.58mm=0.058cm

≈0.0067

u（L） ≈0.082cm

1.5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算

各不確定度分量中不存在相關(guān)性，將以上各項合成有：

uc≈0.23cm

1.6 測量結(jié)果擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，由上述分析得出：

U=k×uc=2×0.23≈0.5cm （k=2）

2結(jié)論

有上述可知，對于分辨率為0.5cm超聲波身高體重秤身高測量結(jié)果不確定度主要由儀器自身的分辨率或重復(fù)性引入，標(biāo)準(zhǔn)高度模型引入的不確定度分量很小。本套裝置穩(wěn)定、準(zhǔn)確，使用方便，能夠?qū)Τ暡ㄉ砀唧w重秤中身高的進(jìn)行快捷準(zhǔn)確可靠的計量，也可作為身高部分的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)使用。

參考文獻(xiàn)：

[1] JJF 1059.1-2012 測量不確定度平度與表示[S]，北京：中國計量出版社，2012.

[2] JJF 1001-2011 通用計量術(shù)語及定義技術(shù)規(guī)范[S]，北京：中國計量出版社，2011.