静重式力标准机A-B-A检定法的不确定度分析方法

　　1 引言

　　称重传感器型式评价必须采用高准确度级别的静重式力标准机进行;静重式力标准机准确与否直接影响到传感器试验结果。静重式力标准机为实物标准，其准确度必须在制造过程中进行控制才能得到保证。由于力标准机只能采用非实物标准的标准测力仪进行检定，检定工作带来的不确定度往往大于力标准机期望的准确度，用检定对静重式力标准机进行定度本身并不可靠;了解掌握检定过程引入的力值不确定度分析对静重式力标准机的检定人员进行检定工作尤其重要。

　　静重式力标准机通常使用高等级的标准测力仪作为传递标准器在被检装置和上级标准装置之间进行比较;由于标准测力仪不可避免存在方位误差，因此检定时必须取 3 个或 4 个方位的平均值作为读数进行比较;另外标准测力仪稳定性通常很难满足静重式力标准机检定期间的变动性要求，最好采用 A- B- A 方法进行检定。影响静重式力标准机检定结果不确定度的因素较多也较复杂，即使完全按检定规程要求进行，不恰当的检定程序同样可以引起非常大的不确定度，甚至影响到检定结果的评判，这一点应引起足够的重视。

　　2 不确定度来源分析

　　力标准机检定时引入的不确定度主要来源以下几个方面：

　　(1) 上级力标准机的不确定度影响;

　　(2) 标准测力仪的测量期间的稳定性影响;

　　(3) 标准测力仪蠕变、回零误差、零点漂移影响;

　　(4) 两实验室测量时温差及温度波动对标准测力仪的影响;

　　(5) 指示器分辨率影响;

　　(6) 每个测量过程的测量重复性影响;

　　(7) 加荷速度及加荷时间影响;

　　(8) 加荷顺序及交换砝码影响;

　　(9) 标准测力仪安装边界条件的影响;

　　(10) 环境电磁干扰影响。

　　3 测量方法

　　根据力标准机检定规程 JJG734- 2001，在规定的环境条件下，用力标准机对标准测力仪施加负荷，测得测力仪读数;在完成 3 次预负荷后，在0°方位重复测量三次，再在 90°、180°、270°各测得一次，每次转到新方位后，先加预负荷一次。取 0°的第一次数值与其他三个方位的数值的平均值作为力标准机示值;将上级力标准机上测得的两次数据的平均值与被测力标准上测得的数据采用 A- B- A方法进行比较。

　　4 数学模型

　　4.1建模

　　式中

　　ΔF———力标准机的示值误差

　　ΔT———

　　检测时实验室温度与标准值测试时实验室温度之差

　　α———测力仪 (传感器) 温度系数

　　Fm———力标准机的示值的算术平均值 (四方位)