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測量不確定度的來源須根據(jù)實際測量情況進行具體分析, 應(yīng)從測量儀器、測量環(huán)境、測量人員、測量方法等方面全面考思, 并做到不遺漏, 不重復(fù)。不確定度來源分析如下:

(1) 化整前的示值P的標(biāo)準(zhǔn)不確定度來源主要是重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ (P) 、偏載引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ (p') 和分辨力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ (δx) 。

(2) 標(biāo)準(zhǔn)砝碼М引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ (M)

(3) 附加砝碼ΔМ引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ (ΔM)

(4) 工作環(huán)境條件變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ1

3.1 化整前的示值P的標(biāo)準(zhǔn)不確定度μ (P)

3.1.1 重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量μ (P)

根據(jù)JJG539-2016《數(shù)字指示秤檢定規(guī)程》可知, 對于某一載荷, 記錄其示值為I, 連續(xù)加放相當(dāng)于0.1e的附加砝碼, 直到秤的示值明顯地增加一個分度值, 此時, 加到承載器上的附加砝碼為ΔМ, 則化整前的示值P=Ι+0.5e-ΔМ。重復(fù)性條件下, 在60T載荷點進行10次連續(xù)測量, 化整前的示值 (p1～p10) 分別為60006kg, 60004kg, 60000kg, 59998kg, 59996kg, 60000kg, 59998kg, 60000kg, 59998kg, , 59998kg。

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電阻應(yīng)變式稱重傳感器的使用環(huán)境有時非常惡劣。在這類環(huán)境中, 如果不對傳感器進行可靠有效的密封, 那么外界的濕氣、空氣中的污染物等將會影響應(yīng)變片等關(guān)鍵器件的物理化學(xué)特性, 從而導(dǎo)致稱重傳感器在短期內(nèi)失效。所以, 對于高質(zhì)量高可靠性的稱重傳感器一般采用金屬焊接膜片的全密封方式。然而, 全密封結(jié)構(gòu)在傳感器內(nèi)部形成的密封腔體, 可能導(dǎo)致傳感器的輸出會隨外部氣壓的變化而變得不穩(wěn)定。當(dāng)然, 在實際應(yīng)用方面, 如果周圍環(huán)境狀況穩(wěn)定, 用戶可以在實施加載前對采集儀進行清零操作, 從而保證測量的準(zhǔn)確性。目前存在的問題之一是在計量檢定的時候, 根據(jù)OIML R60, 其中一項測試要求是稱重傳感器對大氣壓的輸出變化不敏感[1]。針對這一問題, 文獻[2]對此做了深入的研究分析。另一個可能存在的問題在于, 焊接密封型傳感器周圍的環(huán)境溫度發(fā)生變化時, 其內(nèi)部密封腔體的氣體因此膨脹或收縮, 從而在傳感器內(nèi)外產(chǎn)生壓差效應(yīng), 同樣可能會導(dǎo)致傳感器的輸出發(fā)生變化。因此, 本文主要針對這一問題進行了實驗驗證和理論分析。

2 實驗方法

本文所用的焊接密封型稱重傳感器的量程為500kg, 外形如圖1所示。

考慮到稱重傳感器的輸出同樣會受到溫度變化的影響。為了將溫度造成的壓差效應(yīng)對傳感器輸出的影響與傳感器自身受溫度變化的影響區(qū)分開, 本文采用了如下的實驗方法:

(1) 將焊接密封好的傳感器樣品置于溫箱中, 設(shè)置溫箱的溫度循環(huán)順序如下:25℃, -10℃, 25℃, 60℃, 25℃。記錄傳感器樣品的零點輸出情況。其中, 中間三個溫度點的保溫時間為10個小時;

(2) 在傳感器樣品的應(yīng)力不敏感區(qū)開一個通氣孔, 一般是電纜出線所在區(qū)域, 使得傳感器內(nèi)部密封腔體始終與外部大氣相通。然后重復(fù)上述溫度循環(huán)實驗, 并對兩次的試驗數(shù)據(jù)進行對比。