分析天平稱量系統(tǒng)的測(cè)量不確定度
滿足始終準(zhǔn)確且可靠的稱量要求的最新策略包括:采用科學(xué)方法選擇和測(cè)試儀器 [6]。這些方法也解釋了在行業(yè)中普遍存在的稱量誤解。
“我想購買讀數(shù)精度為 0.1 mg 的分析天平,因?yàn)檫@是我的應(yīng)用所需的精度。”
在制定設(shè)計(jì)認(rèn)證時(shí),經(jīng)常會(huì)聽到類似這樣的表述。按照這一要求,用戶可能會(huì)選擇量程為 200 g 且讀數(shù)精度
為0.1 mg 的分析天平,因?yàn)橛脩粽J(rèn)為該天平“精確度達(dá)到 0.1 mg。”這是一種常見的誤解,原因很簡(jiǎn)單:儀器的讀數(shù)精度不等于其稱量準(zhǔn)確度。
稱量?jī)x器技術(shù)參數(shù)中的幾大可測(cè)量參數(shù)限制了其性能。這些重要參數(shù)是重復(fù)性 (RP)、偏載 (EC)、非線性 (NL) 以及靈敏度 (SE)(以圖形方式顯示在圖 1 中,并且在相應(yīng)的技術(shù)文獻(xiàn)中進(jìn)行詳細(xì)說明)[7]。這些特性如何影響性能,進(jìn)而影響稱量?jī)x器的選擇?
要回答這個(gè)問題,必須先討論術(shù)語“測(cè)量不確定度”這一術(shù)語。《測(cè)量不確定度表示指南》(GUM) [8] 將不確定度定義為“測(cè)量結(jié)果與被測(cè)變量實(shí)際值之間合理的數(shù)值分散特性”。
稱量不確定度(即稱量物體時(shí)的不確定度)可通過天平或秤的技術(shù)參數(shù)(一般在進(jìn)行設(shè)計(jì)認(rèn)證時(shí)),以及儀器安裝后通過稱量?jī)x器的校準(zhǔn)(一般通過操作認(rèn)證中的初始校準(zhǔn),之后通過性能認(rèn)證過程中的定期校準(zhǔn))測(cè)算得出。《非自動(dòng)稱量?jī)x器國(guó)際準(zhǔn)則》規(guī)定了稱量不確定度評(píng)估的詳細(xì)說明 [9, 10]。相關(guān)校準(zhǔn)證書中清楚地闡明了校準(zhǔn)結(jié)果。
一般來說,稱量?jī)x器的測(cè)量不確定度是一條特殊斜線 — 天平或秤上的載荷越高,測(cè)量不確定度(絕對(duì)值)越大(如圖 2 所示)。
圖2. 測(cè)量不確定度。稱量?jī)x器的絕對(duì)(綠線)和相對(duì)(藍(lán)線)測(cè)量不確定度。天平的準(zhǔn)確度限值稱為最小稱量值,是相對(duì)測(cè)量不確定度與所需的稱量準(zhǔn)確度的交叉點(diǎn)。
相對(duì)測(cè)量不確定度是絕對(duì)測(cè)量不確定度除以載荷值,通常以百分比表示,從圖中可以明顯看出,載荷越小,相對(duì)測(cè)量不確定度就越大。如果在天平測(cè)量范圍的低量程段進(jìn)行稱量,相對(duì)不確定度將會(huì)變得相當(dāng)高。
-
技術(shù)原理
-
技術(shù)原理