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

(1) 化整前的示值P的標準不確定度來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。重復性條件下, 在60T載荷點進行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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電阻應變式稱重傳感器的使用環境有時非常惡劣。在這類環境中, 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變片等關鍵器件的物理化學特性, 從而導致稱重傳感器在短期內失效。所以, 對于高質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隨外部氣壓的變化而變得不穩定。當然, 在實際應用方面, 如果周圍環境狀況穩定, 用戶可以在實施加載前對采集儀進行清零操作, 從而保證測量的準確性。目前存在的問題之一是在計量檢定的時候, 根據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境溫度發生變化時, 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生壓差效應, 同樣可能會導致傳感器的輸出發生變化。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, 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, 設置溫箱的溫度循環順序如下: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) 在傳感器樣品的應力不敏感區開一個通氣孔, 一般是電纜出線所在區域, 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實驗, 并對兩次的試驗數據進行對比。