電子天平是一種高精度的測量儀器，廣泛應(yīng)用于各種實驗室和工業(yè)生產(chǎn)中。為了確保電子天平的測量精度，需要進(jìn)行定期的校準(zhǔn)。

JF1847-2020《電子天平校準(zhǔn)規(guī)范》發(fā)布實施之前，關(guān)于電子天平的校準(zhǔn)沒有專門的技術(shù)規(guī)范，主要依據(jù)的是JJG1036-2008《電子天平檢定規(guī)程》中的相關(guān)部分。

隨著電子天平涉及領(lǐng)域?qū)ζ錅?zhǔn)確度要求的提高，高精度電子天平的紛紛涌現(xiàn)，規(guī)程中的校準(zhǔn)方法并不能很好地表現(xiàn)電子天平的計量特性，為了跟上社會發(fā)展的步伐，滿足客戶對高精度電子天平的校準(zhǔn)需求，市場監(jiān)管總局組織起草發(fā)布了規(guī)范。本文主要對規(guī)程和規(guī)范中電子天平兩種校準(zhǔn)方法的區(qū)別進(jìn)行分析比較。

一、規(guī)程與規(guī)范兩種校準(zhǔn)方法的區(qū)別

依據(jù)JJG1036-2008方法開展電子天平的校準(zhǔn)工作時，要求標(biāo)準(zhǔn)砝碼的擴展不確定度不得大于電子天平在該載荷下最大允許誤差絕對值的1/3。JJF1847-2020則要求標(biāo)準(zhǔn)砝碼經(jīng)校準(zhǔn)且具有包含不確定度的校準(zhǔn)證書，或者經(jīng)檢定合格且具有檢定證書。在校準(zhǔn)過程中標(biāo)準(zhǔn)砝碼的選擇，也主要是根據(jù)最大秤量Max與實際分度值d的比值確定。

關(guān)于校準(zhǔn)項目，規(guī)程與規(guī)范兩者方法略有不同，下面一一進(jìn)行分析:

1.示值誤差

在進(jìn)行示值誤差測試時，規(guī)程與規(guī)范要求從零載荷加至最大秤量，選擇的試驗載荷點應(yīng)等間距，均包括零點、最大秤量點或接近最大秤量點。但是，規(guī)程還要求包括最小秤量、接近最大允許誤差改變點試驗載荷點。特別應(yīng)注意的是，規(guī)程在加載過程，不能使電子天平處于空載狀態(tài)。規(guī)范則提出測量過程中的每一步可卸載載荷，每次加載前秤盤應(yīng)清零，或者也可以不卸載載荷。

2.重復(fù)性

依據(jù)JJG1036-2008進(jìn)行重復(fù)性試驗時，通常選用不小于80%Max的試驗載荷，而JJF1847-2020則要求試驗載荷在接近50%Max到接近100%Max之間選取即可。

3.同載荷在不同位置的示值誤差

在評定電子天平測量結(jié)果的不確定度時，依據(jù)JJG1036-2008方法校準(zhǔn)，并沒有進(jìn)行此項試驗。而JJF1847-2020要求將同載荷在不同位置的示值誤差引入的不確定度分量考慮進(jìn)來，通過不同位置的示值與中間位置示值的最大差值來表示示值誤差。

二、不確定度分析比較

以最大秤量Max=220g，實際分度值d=0.1mg的電子天平為例，對試驗載荷200g的點進(jìn)行不確定度評定，評定過程中所用標(biāo)準(zhǔn)砝碼為E₂等級。

1.測量模型

E=I-m_ref

式中:E——示值誤差，g；I——測量結(jié)果值，g；m_ref——參考質(zhì)量值，g。

對200g的試驗載荷進(jìn)行10次重復(fù)性測量，結(jié)果(單位:g)分別為200.0001、200.0002、200.0001、200.0002、200.0003、200.0002、200.0001、200.0003、200.0001、200.0002。

選用100g的試驗載荷進(jìn)行同載荷在不同位置的示值誤差的測量，記錄每個位置的示值(單位:g):100.0002(中間)、100.0002、100.0002、100.0002、100.0002。

以上各項不確定度分量相互獨立不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

取包含因子k=2，則擴展不確定度為

U₁=ku_c1=0.2mg

3.按照J(rèn)JG1036-2008進(jìn)行測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

不確定度匯總?cè)绫?所示。

以上各項不確定度分量相互獨立不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

取包含因子k=2，則擴展不確定度為

U₂=ku_c2=0.2mg

三、小結(jié)

通過以上結(jié)果可看出，依據(jù)JJG1847-2020與JJF1036-2008電子天平的兩種校準(zhǔn)方法得出的示值誤差的擴展不確定度差別很小。分析比較發(fā)現(xiàn)，前者比后者多引入了加載示值的化整誤差、空氣浮力、砝碼不穩(wěn)定性、同一載荷在不同位置的重心偏離4種不確定度分量。其中，前3種不確定度分量微乎其微，當(dāng)校準(zhǔn)人員進(jìn)行同載荷不同位置的示值誤差測量，沒有產(chǎn)生由于加載砝碼不當(dāng)引起重心偏離時，也就是同一載荷在不同位置的重心偏離引入的不確定度分量為零時，兩種方法得出的最終結(jié)果近乎一樣。

因此，在日常開展電子天平的校準(zhǔn)工作時，當(dāng)不存在人員加載砝碼引起的重心偏離這一情況時，筆者認(rèn)為這兩種校準(zhǔn)方法區(qū)別不是太大，可以任選其一；否則建議依據(jù)JJF1847-2020進(jìn)行校準(zhǔn)。

另外，外部校準(zhǔn)適用于對電子天平測量精度要求較高的場合，可以提供準(zhǔn)確可靠的校準(zhǔn)結(jié)果。而內(nèi)部校準(zhǔn)適用于日常使用和維護(hù)，可以方便快捷地進(jìn)行校準(zhǔn)，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。因此，在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體情況選擇合適的校準(zhǔn)方法。