【摘要】本文結(jié)合國(guó)家規(guī)程要求和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，梳理了電子天平檢定過(guò)程中的注意事項(xiàng)，并以一臺(tái)210 g/0.01 mg的電子天平測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定為例進(jìn)行探討。這樣的探討可以為計(jì)量檢定人員提供指導(dǎo)，讓他們注意在檢定過(guò)程中可能存在的問(wèn)題，并嚴(yán)格按照計(jì)量檢定規(guī)程進(jìn)行工作。

【關(guān)鍵詞】電子天平；檢定；不確定度

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2024.03.072

Discussion on Precautions and Uncertainty Evaluation in the Calibration Process of Electronic

DU Xiaoman

（Xicheng District Metrology and Testing Institute of Beijing， Beijing 100055， China）

Abstract： This article combines national regulatory requirements and practical work experience to sort out the precautions in the calibration process of electronic scales， and takes the uncertainty evaluation of the measurement results of a 210 g/0.01 mg electronic balance as an example to explore. It further guides metrological calibration personnel to pay attention to possible problems in the calibration process， strictly follow metrological calibration regulations， and combine the comprehensive performance of electronic scales for calibration work.

Keywords： electronic balance；verification；uncertainty

電子天平是一種高精度的質(zhì)量測(cè)量?jī)x器，廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，具有稱量精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)[1]。隨著電子天平在生產(chǎn)、科研、貿(mào)易和日常生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性也變得越來(lái)越重要。電子天平檢定是一項(xiàng)復(fù)雜而又細(xì)致的工作。本文對(duì)檢定規(guī)程要求、注意事項(xiàng)和不確定度計(jì)算的具體實(shí)例進(jìn)行分析和研究，以提高電子天平檢定效果，確保量值傳遞的準(zhǔn)確可靠。

1電子天平檢定的規(guī)程要求

電子天平的檢定工作基本依據(jù)JJG 1036—2022《電子天平》[2]，其檢定項(xiàng)目主要有外觀檢查、偏載誤差、重復(fù)性、示值誤差、置零準(zhǔn)確度和除皮稱量。

2電子天平檢定的注意事項(xiàng)

2.1電子天平安裝使用的環(huán)境要求

環(huán)境是電子天平計(jì)量檢定存在誤差的因素之一。電子天平很容易受到外界因素的干擾，因而在使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的要求十分嚴(yán)格。在對(duì)電子天平進(jìn)行檢定時(shí)，應(yīng)對(duì)溫度、濕度和氣壓等環(huán)境因素有嚴(yán)格要求[3]。

檢定規(guī)程規(guī)定應(yīng)在穩(wěn)定的環(huán)境溫濕度下對(duì)電子天平進(jìn)行檢定。環(huán)境溫度穩(wěn)定是指檢定期間記錄的最大溫差：對(duì)于Ⅰ級(jí)天平不超過(guò)1℃，對(duì)于Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)天平為規(guī)定溫度范圍的五分之一，且不大于5℃。而檢定規(guī)程規(guī)定，Ⅰ級(jí)天平相對(duì)濕度≤80%，Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)天平相對(duì)濕度≤85%。除了溫度和濕度外，還需要關(guān)注檢定過(guò)程中的振動(dòng)、氣流、磁場(chǎng)及大氣中水汽凝結(jié)等其他影響量對(duì)檢定結(jié)果的影響因素。

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)砝碼的檢定室也要符合以下要求：1）遠(yuǎn)離振動(dòng)源和熱源。2）遠(yuǎn)離磁場(chǎng)干擾。3）避免陽(yáng)光照射天平，應(yīng)選擇黑面紅里或其他可遮擋陽(yáng)光的布料做窗簾。4）檢定室的門窗應(yīng)密封，防止灰塵等對(duì)檢定的干擾。5）檢定室內(nèi)有無(wú)空調(diào)，均不允許有能感覺(jué)到的氣流。6）檢定室的溫度要保持恒定，每4 h的溫度波動(dòng)不得大于0.5℃。

2.2電子天平安裝前的清潔要求和外觀檢查

在檢定電子天平計(jì)量性能之前應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，主要是查看電子天平上的計(jì)量器具標(biāo)識(shí)，確認(rèn)其是否標(biāo)注在秤的明顯易見(jiàn)位置，是否在永久固定于秤體的銘牌上或在秤自身不可拆卸的部分上進(jìn)行標(biāo)注，檢查標(biāo)志和標(biāo)識(shí)是否清晰可辨、牢固可靠。計(jì)量器具標(biāo)識(shí)內(nèi)容包括：最大秤量（Max）、最小秤量（Min）、檢定分度值（e）、實(shí)際分度值（d）、制造商或商標(biāo)、產(chǎn)品名稱、型號(hào)、用一個(gè)橢圓和橢圓里面符號(hào)表示的準(zhǔn)確度等級(jí)、出廠編號(hào)等。環(huán)境會(huì)對(duì)檢定結(jié)果產(chǎn)生影響，因而檢定時(shí)室內(nèi)應(yīng)保持清潔，使用面積適度，不得過(guò)分擁擠。天平工作臺(tái)要平整、穩(wěn)固，具有良好的剛度，并具有一定的防振、隔振功能。同時(shí)要做好清潔工作，用清潔柔軟的麂皮或柔軟毛刷清潔天平秤盤，也可用潔凈柔軟的真絲綢布蘸少量無(wú)水乙醇去污。

2.3電子天平使用前的預(yù)熱準(zhǔn)備

利用電子天平進(jìn)行稱量前，必須先通電進(jìn)行充分預(yù)熱，使磁通量與磁鋼達(dá)到熱平衡，從而保證天平的平衡。天平進(jìn)行充分的預(yù)熱后，再運(yùn)用天平的回零和去皮功能，使其顯示回零，讓天平處于可使用狀態(tài)。在實(shí)際檢定過(guò)程中，天平精度越高，預(yù)熱時(shí)間越長(zhǎng)。對(duì)于實(shí)際分度值達(dá)到0.01 mg的電子天平，其預(yù)熱時(shí)間應(yīng)保持在5 h以上；對(duì)于實(shí)際分度值達(dá)到0.001 mg的電子天平，其預(yù)熱時(shí)間應(yīng)該在24 h以上[4]。

2.4電子天平使用前的預(yù)壓準(zhǔn)備

電子天平經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間的預(yù)熱以后，不要立即進(jìn)行稱量，而要通過(guò)短暫的加載、卸載為天平預(yù)壓。因?yàn)樘炱皆谳^長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有進(jìn)行稱量時(shí)，傳感器是處于休眠狀態(tài)的，也就是說(shuō)簧片正處在休止的狀態(tài)中，此時(shí)恢復(fù)性能不好，如果立即進(jìn)行稱量，會(huì)使加載后的天平回零不佳，示值不穩(wěn)定，重復(fù)性較差。為電子天平進(jìn)行預(yù)壓的正確方法是在天平的秤盤上放置相當(dāng)于天平最大秤量的砝碼或物體，然后再卸載。這時(shí)傳感器的簧片從休眠狀態(tài)逐漸調(diào)整到工作狀態(tài)，從而使天平達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，接下來(lái)就可以進(jìn)行稱量。

2.5電子天平使用前的校準(zhǔn)

電子天平一般都具有內(nèi)部校準(zhǔn)功能或外部校準(zhǔn)功能。當(dāng)電子天平開(kāi)啟后示零，只能說(shuō)明該天平的零位穩(wěn)定性是合格的，而不能說(shuō)明該天平稱量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)完全符合。因此，在檢定的過(guò)程中應(yīng)按照說(shuō)明書(shū)的操作程序進(jìn)行校準(zhǔn)，不能只看到天平示值為零就進(jìn)行稱量。

電子天平的校準(zhǔn)通常分為內(nèi)校和外校。內(nèi)校是指電子天平自帶的內(nèi)部校準(zhǔn)程序，檢定時(shí)通常只需按下“CAL鍵”，天平顯示“C”或“CC”，即進(jìn)行內(nèi)部自動(dòng)校準(zhǔn)。外校是指用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)，通常是按下“CAL”鍵之后按照顯示器顯示的數(shù)值放置對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)。隨著天平的使用，內(nèi)校砝碼值會(huì)因?yàn)榄h(huán)境等因素的影響發(fā)生變化，從而產(chǎn)生內(nèi)校不合格的現(xiàn)象，這時(shí)就要對(duì)天平進(jìn)行校準(zhǔn)程序改寫(xiě)，把內(nèi)校改成外校，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼給內(nèi)校砝碼賦值之后再進(jìn)行檢定工作。

2.6電子天平使用過(guò)程中的其他注意事項(xiàng)

使用過(guò)程中要保證檢定室內(nèi)無(wú)風(fēng)，輕拿輕放砝碼，控制合適的力度開(kāi)關(guān)防風(fēng)罩。對(duì)于要使用的砝碼，應(yīng)該提前進(jìn)行清潔處理，并保證清潔后不得改變砝碼的表面特性和質(zhì)量溫度。清潔砝碼上的灰塵可用干凈的蒸餾水或無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，砝碼清洗后，要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的穩(wěn)定才能進(jìn)行檢定。

3不確定度評(píng)定

結(jié)合JJF 1847—2020《電子天平校準(zhǔn)規(guī)范》[5]，以一臺(tái)210 g/0.01 mg的電子天平在100 g載荷點(diǎn)的測(cè)量不確定度評(píng)定為例進(jìn)行探討。在本實(shí)例中，測(cè)量對(duì)象是型號(hào)為ME215S的電子天平，使用E2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼，在恒溫恒濕計(jì)量實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。校準(zhǔn)開(kāi)始前溫度為21.7℃，相對(duì)濕度為53.1%，校準(zhǔn)結(jié)束時(shí)溫度為22.0℃，相對(duì)濕度為55.3%。將被測(cè)電子天平提前調(diào)至水平狀態(tài)，電子天平提前通電5 h，使得電子天平充分預(yù)熱，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.1示值誤差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度

4結(jié)束語(yǔ)

本文從安裝使用的環(huán)境要求、安裝前的清潔要求和外觀檢查、使用前的預(yù)熱和預(yù)壓準(zhǔn)備、使用前的校準(zhǔn)及相關(guān)方面梳理了電子天平使用時(shí)的注意事項(xiàng)，進(jìn)一步從電子天平的空載示值的化整誤差、加載示值的化整誤差度、重復(fù)性、不同載荷位置、示值誤差、空氣浮力、砝碼不穩(wěn)定性的不確定度來(lái)分析電子天平測(cè)量結(jié)果的不確定度。有助于幫助計(jì)量檢定人員了解產(chǎn)生檢定誤差的因素，提高電子天平檢定的準(zhǔn)確性，確保量值傳遞的準(zhǔn)確可靠。

【參考文獻(xiàn)】

[1]孫玉超.精密天平傳感器件力學(xué)性能分析與優(yōu)化[D].天津：天津大學(xué)，2017.

[2]電子天平：JJG 1036—2022[S].

[3]李連洪.電子天平計(jì)量檢定影響因素和解決對(duì)策[J].科技資訊，2014，12（18）：227，229.

[4]史夢(mèng)遠(yuǎn)，崔驪，黃殿忠，等.電子天平檢定中的問(wèn)題探討[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2011，8（1）：38-40.

[5]電子天平校準(zhǔn)規(guī)范：JJF 1847—2020[S].

【作者簡(jiǎn)介】

杜曉曼，女，1986年出生，工程師，學(xué)士，研究方向?yàn)橘|(zhì)量方面計(jì)量檢定。

（編輯：李加鵬）