一种电子天平测量结果的数据处理优化方法

　　0 前言

　　电子天平采用力-电转换原理进行质量测量，它是一种测定质量的计量仪器，是进行质量计量的基本工具之一。电子天平是数字显示型计量仪器，有较高的分辨力，具有快速称量、使用方便、功能多、计量性能稳定、准确度高等特点，特别是可与计算机通讯的优点，使它在工业、农业、生产、科研和质量计量工作中迅速地成为一种很常用的计量器具。随着电子天平的应用越来越广泛，它逐步取代了机械天平在称量界的主导地位。

　　目前，人们在用电子天平进行普通物件称量时，常用的是直接称量法，就是把电子天平的读数———测量值作为被测物的真值，不与标准砝码进行比对，不进行数据处理，此方法准确度较低，完全依靠电子天平的性能指标。当要进行准确度要求较高的质量测量时，常采用 ABA，ABBA ( A 代表标准砝码，B 代表被测物) 循环方式的精密衡量法，之后进行数据处理时，依据 JJG99 -2006 《砝码》检定规程，采用质量差值法进行，这种数据处理方法准确度很高，是目前国内外公认的方法。通过对电子天平的特性 ( 分辨力、线性度、重复性、示值误差等) 进行分析，发现一种新的电子天平测量结果的数据处理方法———比例系数法，理论和实践都可证明此方法也是一种很好的数据处理方法。本文针对电子天平测量结果的数据处理过程进行分析，比较两种数据处理方法的异同，并通过比较比例系数法的处理结果与质量差值法的处理结果，证明比例系数法是有效可行的。

　　1 质量差值法分析

　　依据JJG99 -2006 《砝码》检定规程，质量差值法计算步骤是先以测得的被测砝码质量减去标准砝码质量 ( 也就是差值) ，再加上标准砝码的修正值，所得到的数据处理结果作为被测砝码的质量真值。以校准一个F1等级，名义值为 200 g 的砝码为例。假设标准砝码为E2等级，名义值为 200 g 砝码，它的折算质量修正值为 - 0. 10 mg。选择一台符合JJG 99 - 2006 《砝码》 检定规程要求的电子天平，它的技术参数如表1。

　　首先采用ABA 交换循环方式的精密衡量法对200 g 被校砝码进行校准，测得数据如表2。

　　根据JJG 99 -2006 《砝码检定规程》，采用质量差值法，对测量结果进行数据处理的过程如下:

　　标准砝码的测量值m_A测为平均值，即

　　2 比例系数法分析

　　比例系数法计算步骤是先通过标准砝码的测量值和真值算出比例系数 K，然后用 K 值来对被测物体的测量结果进行数据处理，得到优化值。我们把比例系数 K 定义为