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測量不確定度的來(lái)源須根據實(shí)際測量情況進(jìn)行具體分析, 應從測量?jì)x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。不確定度來(lái)源分析如下:

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

(2) 標準砝碼М引入的標準不確定度分量μ (M)

(3) 附加砝碼ΔМ引入的標準不確定度分量μ (ΔM)

(4) 工作環(huán)境條件變化引入的標準不確定度分量μ1

3.1 化整前的示值P的標準不確定度μ (P)

3.1.1 重復性引入的標準不確定度分量μ (P)

根據JJG539-2016《數字指示秤檢定規程》可知, 對于某一載荷, 記錄其示值為I, 連續加放相當于0.1e的附加砝碼, 直到秤的示值明顯地增加一個(gè)分度值, 此時(shí), 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。重復性條件下, 在60T載荷點(diǎn)進(jìn)行10次連續測量, 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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電阻應變式稱(chēng)重傳感器的使用環(huán)境有時(shí)非常惡劣。在這類(lèi)環(huán)境中, 如果不對傳感器進(jìn)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(huì )影響應變片等關(guān)鍵器件的物理化學(xué)特性, 從而導致稱(chēng)重傳感器在短期內失效。所以, 對于高質(zhì)量高可靠性的稱(chēng)重傳感器一般采用金屬焊接膜片的全密封方式。然而, 全密封結構在傳感器內部形成的密封腔體, 可能導致傳感器的輸出會(huì )隨外部氣壓的變化而變得不穩定。當然, 在實(shí)際應用方面, 如果周?chē)h(huán)境狀況穩定, 用戶(hù)可以在實(shí)施加載前對采集儀進(jìn)行清零操作, 從而保證測量的準確性。目前存在的問(wèn)題之一是在計量檢定的時(shí)候, 根據OIML R60, 其中一項測試要求是稱(chēng)重傳感器對大氣壓的輸出變化不敏感[1]。針對這一問(wèn)題, 文獻[2]對此做了深入的研究分析。另一個(gè)可能存在的問(wèn)題在于, 焊接密封型傳感器周?chē)沫h(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí), 其內部密封腔體的氣體因此膨脹或收縮, 從而在傳感器內外產(chǎn)生壓差效應, 同樣可能會(huì )導致傳感器的輸出發(fā)生變化。因此, 本文主要針對這一問(wèn)題進(jìn)行了實(shí)驗驗證和理論分析。

2 實(shí)驗方法

本文所用的焊接密封型稱(chēng)重傳感器的量程為500kg, 外形如圖1所示。

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

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

(2) 在傳感器樣品的應力不敏感區開(kāi)一個(gè)通氣孔, 一般是電纜出線(xiàn)所在區域, 使得傳感器內部密封腔體始終與外部大氣相通。然后重復上述溫度循環(huán)實(shí)驗, 并對兩次的試驗數據進(jìn)行對比。