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电子天平的选型和使用

小骗子

2024/09/18
谱绘人生

仪器检定/校准/计量

一、术语和定义

1.1 电子天平

天平通过作用于物体上的重力来确定该物体质量，并采用数字指示输出结果的计量器具，用于砝码质量量值传递、物体质量测量、体积测量及磁性测量等，也可以用于确定与质量相关的其他量值、数量、参数或特性。电子天平常用的传感器包括：应变式传感器、电磁平衡传感器。

注：电子天平属于一种非自动衡器，属于纳入《实施强制管理的计量器具》目录的计量器具，管理方式为型式批准+强制检定(贸易用)。

1.2 型式评价

为确定计量器具型式可否予以批准，或是否应当签发拒绝批准文件，而对该计量器具型式进行的一种检查。

1.3 型式批准

根据型式评价报告作出的符合法律规定的决定，确定该测量仪器的型式符合相应法定要求并适用于规定领域，已期他能在规定的期间内提供可靠的测量结果。

1.4 检定

查明和确定测量仪器符合法定要求的活动，它包括检查、加标记或出具检定证书。

1.5 校准

在规定条件下的一组操作。其第一步是确定由测量标准提供的值与相应示值之间的关系，第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系，这里测量标准提供的值与相应示值都具有不确定度。

1.6 置零装置

当天平秤盘上无载荷时，将示值调整至零点的装置。常用按键符号“-0-”.

1.7 零点跟踪装置

自动将零点示值保持在一定界限内的装置。

1.8 去皮装置

当天平秤盘上有载荷时，将示值调整至零点的装置。常用按键符号“-T-”.

注：电子天平的去皮装置一般为减法去皮，即电子天平经过去皮操作后，最大称量相应减小。

1.9 多范围

有两个或多个秤量范围，具有不同最大载荷和实际分度值，每一个秤量范围均可从零载荷加载到相应的最大载荷。

1.10 多分度

只有一个秤量范围，按不同实际分度值分为几个局部秤量范围。局部秤量范围是根据所加载荷的增减自动确定的。

1.11 最大秤量

不计添加皮重时的最大称量能力。

1.12 最小秤量

一个规定的载荷值，小于该载荷值时称量结果可能产生过大的相对误差。

1.13 称量范围

最小秤量与最大秤量之间的范围。

1.14 最小分度值d

两个相邻值之差。（数值的最小变化量）

1.15 检定分度值e

用于划分天平准确度等级与计量检定的以质量单位表示的值。

1.16 检定分度数n

最大秤量与检定分度数值比:

二、电子天平的选用

电子天平必须通过型式评价试验,取得型批证书方可生产、销售。

2.2 电子天平的执行标准

生产、制造、型式评价：GB/T 26497-2022 《电子天平》、国际建议R76《非自动衡器》

计量检定、校准：JJG1036-2022《电子天平》（检定/校准）、JJF1847-2020《电子天平校准规范》（校准）

注:按照比较测量法使用的电子天平应称为"质量比较仪"，可以不通过型式批准，溯源时应按照JJF 1326-2011《质量比较仪校准规范》进行校准。

2.3 电子天平主要技术参数的确认

2.3.1 电子天平示值误差

电子天平示值误差是指电子天平指示的测量值与被测量值的实际值之差。这种误差主要是由于电子天平本身的各种误差所引起的。依据计量检定规程要求，电子天平示值误差的极限值如下：

电子天平的检定分度值e≥1mg，所以电子天平的允许误差最小值为±0.5mg，当测量误差需求小于±0.5mg或称量小于电子天平最小称量的量值时，不建议采用直接称量的方式进行测量。为获得更高的测量准确度可采用与标准砝码比较测量的方式。

2.3.2 电子天平偏载误差

电子天平偏载误差是指在使用电子天平进行称重时，由于载荷分布不均匀（即偏载）导致的测量误差。

2.3.3 电子天平重复性

（1）重复性：电子天平重复性误差是指在相同的工作条件下，对同一个输入值在短时间内多次连续测量输出所获得的极限值之间的代数差。（JJG1036-2022）

（2）典型重复性：电子天平按ABA测量循环，6次测量结果的单次测量结果的标准偏差。

2.3.4 电子天平的选用

（1）依据测量结果的准确度要求选择

电子天平的允许误差应小于测量结果准确度要求的1/3；

（2）选择电子天平应在满足测量范围与准确度要求的情况下，尽量选择检定分度数小的；

（3）当标准中对天平的要求描述为“分度值为0.1mg/1mg”时，一般指天平的检定分度值要求，选择电子天平时应至少多显示1位；

（4）当选用最小分度值≤0.01mg的电子天平时，尽量选择采用电磁平衡传感器的电子天平；

（5）对最小分度值≤0.01mg的电子天平，在使用过程中建议采用与E2等级及以上砝码比较测量的方式进行测量。

三、电子天平的溯源要求

3.1 检测实验室对电子天平的基本溯源要求

a）中国计量科学研究院，或其他签署国际计量委员会（CIPM）《国家计量基（标）准和NMI签发的校准与测量证书互认协议》（CIPM-MRA）的NMI 在互认范围内提供的校准服务。

b）获得CNAS认可的，或由签署国际实验室认可合作组织互认协议（ILAC MRA）的认可机构所认可的校准实验室，在其认可范围内提供的校准服务。

c）我国的法定计量机构依据相关法律法规对属于强制检定管理的计量器具实施的检定。

d）当 a）至 c）所规定的溯源机构无法获得时，也可溯源至我国法定计量机构或计量行政主管部门授权的其他机构在其授权范围内提供的校准服务，其提供的“校准证书”应至少包含溯源性信息、校准结果及校准结果的测量不确定度等。

e）当 a）至 d）所规定的溯源机构均无法获得时，合格评定机构可选择能够确保计量溯源性的其他机构的校准服务。

选择校准机构时需关注的问题：

1）是否获得实验室认可；

2）认可项目校准方法是否包括计划采用的检定规程、校准规范；

3）认可的测量范围是否涵盖电子天平的测量范围；

4）认可的测量不确定度（最佳测量能力）是否满足要求。

校准机构能够提供的测量结果的不确定度应小于电子天平的测量误差要求。理想状态为小于天平称量允许误差的三分之一。

校准证书检查需关注的问题：

1）使用的标准砝码是否满足要求

最小分度值≤0.1mg的电子天平校准时，应使用E1等级或E2等级标准砝码；

最小分度值≤0.001mg的电子天平校准时，应尽量使用E1等级标准砝码；

其它天平可使用F1等级标准砝码。

2）校准结果给出的不确定度是否合理

3.2 电子天平溯源方法的选择

（1）直接称量使用的电子天平溯源可依据的标准方法:

JJG 1036-2022《电子天平》检定规程

（检定方法基本与国际建议R76相一致，能够体现出传感器的实际计量性能，提供了符合性判断依据）

JJF 1847-2020《电子天平校准规范》

（校准过程与采用电子天平直接称量的过程高度一致，能够有效体现电子天平实际使用中的误差和不确定度，结合最小二乘法进行数据拟合，可获得线性误差修正曲线，进一步减小测量误差）

（2）采用比较测量法进行测量的可依据的标准方法:

JJF 1326-2011《质量比较仪校准规范》

（针对测量准确度要求优于0.1mg的电子天平，一般对于最小分度值为0.01mg、0.001mg的电子天平，砝码无法对线性误差进行有效验证，如：1g的E1等级砝码约定质量值的扩展不确定度为0.003mg，而且线性误差随时间变化较大，可采用与标准砝码比较测量的方式提高测量准确度。）

依据JJF 1326-2011《质量比较仪校准规范》可重点考察电子天平的重复性和实际分度值误差。

3.3 电子天平溯源结果的确认

3.3.1 电子天平作为非自动衡器直接进行称量时溯源结果的确认

（1）电子天平采用检定方式溯源时

a）采用检定证书应能够获得必要的测量不确定度，可向检定机构索取。当检定结果为“合格”时，可采用最大允许误差进行估计。天平称量结果的标准不确定度为:

当电子天平对应测量范围的最大允许误差或扩展不确定度符合使用要求时，可确认电子天平满足使用要求。

b）电子天平采用检定方式溯源时，在进行证书确认时必须明确不确定度。

（2）电子天平依据JJG 1036-2022《电子天平》检定规程或 JJF 1847-2020《电子天平校准规范》校准时。

电子天平的示值误差+扩展不确定度应小于规定的允许误差或测量不确定度。

3.3.2 电子天平采用比较法测量物体质量时的溯源结果的确认

1)电子天平的典型重复性不应大于称量准确度要求的1/6。

― JJF 1326-2011《质量比较仪校准规范》

2）电子天平15次重复测量的单次测量结果的标准偏差不应大于称量准确度要求的1/6。

― JJF 1847-2020《电子天平校准规范》

3)电子天平重复性检定结果除以3.47,对电子天平的典型重复性进行估计。

― JJG 1036-2022《电子天平》

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