检衡车整车质量对地磅称量测试结果的不确定度分析
一、概述
检衡车对地磅进行称量测试时，由于燃油消耗，检衡车整车质量处于变化状态，不符合计量标准器对稳定性的要求。为了能够实时监控检衡车整车质量的变化，我们对检衡车进行了改造，在检衡车的油箱加装温度变送器和液位变送器，形成检衡车整车质量实时监控系统。并向国家质检总局申报了《地磅计量检定系统》科技计划项目，现已经过国家质检总局验收通过。在对地磅计量检定的过程中，JJG539-1997《数字指示秤检定规程》替代法仅开展称量测试和重复性测试等检定项目，没有对检衡车整车质量实时监控系统进行测试的规定。因此，有必要对测量不确定度进行评定。
根据质量与体积的关系，其测量模型为
Δm=m1-m
式中:Δm——测量误差；m1——电子汽车衡称量测试结果；m——检衡车整车实时质量。
m=m0+ρv=m0+〔ρ20-(t-20)y〕(h/1.77)
式中:m——检衡车整车实时质量；m0——检衡车油箱无油时的质量；v——油箱油料体积；h——油箱液位高度；ρ——t温度下的密度；ρ20——20℃下的标准密度；t——当前油箱温度；y——温度系数；1.77——试验常数。
二、标准不确定度的来源分析
检衡车整车质量对地磅进行称量测试结果的不确定度包括:重复性引入的不确定度分量；检衡车车载砝码引入的不确定度分量；检衡车车损变化引入的不确定度分量(润滑油、刹车油、玻璃水、工具箱、防冻液、车体磨损、落尘等)；检衡车油箱的温度测量引入的不确定度分量；检衡车油箱的液位测量引入的不确定度分量。
其中，由重复性引入的不确定度分量用测量不确定度的A类评定，其他因素引入的不确定度分量用测量不确定度的B类评定。
三、标准测量不确定度评定
1.由测量重复性引入的不确定度分量为u1(A类评定)
在经计量检定合格的稳定性和重复性较好的电子汽车衡上面，对检衡车整车质量进行10次称量测试，得出的数据结果如表1所示。
平均值:
实验标准差:
即由测量重复性引入的不确定度分量为u1=s=0.843kg。
2.测量不确定度的B类评定
(1)检衡车车载砝码引入的不确定度分量u2
依据JJG99-2006《砝码检定规程》的规定:M1等级1000kg的每个砝码的最大允许误差为±0.05kg，假设均匀分布，可得
，则
M1等级1000kg×10个砝码之间是不相关的，则引入的不确定度分量为
即由检衡车车载砝码引入的不确定度分量u2为0.091kg。
(2)检衡车车损变化引入的不确定度分量u3
由实际经验估计得，检衡车车损变化的最大极限值为±0.6kg，假设均匀分布，可得，则
即由检衡车车损变化引入的不确定度分量为0.346kg。
(3)温度测量引入的不确定度分量u4
温度变送器的测量范围:-30℃～50℃，准确度等级:0.2级。即可得温度变送器的量程为80℃，其最大允许误差为±0.16℃。假设均匀分布，可得
，则
即由温度变送器引入的不确定度分量u4为0.092℃。
(4)液位测量引入的不确定度分量u5
液位变送器的测量范围:0～500mm，准确度等级:0.1级。即可得液位变送器的量程为500mm，其最大允许误差为±0.5mm。假设均匀分布，可得
，则
即由液位变送器引入的不确定度分量u5为0.289mm。
四、合成标准不确定度的计算
1.灵敏系数
本次参与不确定度评定所用数据如下:
检衡车所加油料为0#柴油，即ρ20=0.835kg/L，温度系数y=0.00068；液位变送器显示值为497.6mm，即h=497.6mm。考虑到极端天气下的称量测试，t取-20℃～35℃，当t取-20℃时影响分量最大，即t=-20℃。则
2.标准不确定度汇总(见表2)
表2 标准不确定度汇总一览表
3.合成标准不确定度的计算
各不确定度分量间彼此独立不相关，则合成标准不确定度为
五、扩展不确定度计算
取包含因子k=2，其扩展不确定度为U=kuc=2×0.93=1.86kg
根据测量不确定度数字修约规则的规定，可以得出U=2.0kg。
六、不确定度的报告及表示
检衡车整车质量实时监控装置的扩展不确定度为U=2.0kg，k=2。
经评定得出的不确定度满足计量检定中替代法的要求。
