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称重传感器的分辨率如何计算?

时间: 2020-09-03 来源:lascaux

据 JCGM 200:2012 第 4.14 节,分辨率是"被测量数量中最小的变化,导致相应指示的可感知变化"。多年来,这个简单的定义已经成为计量界一个混乱的话题。我们希望简化如何计算测试单元 (UUT) 的分辨率,以便这是一个简单的指导文档。但是,我们首先要简要地讨论为什么正确计算受测试单元的分辨率至关重要。

Morehouse 报告我们校准证书上测试单元的分辨率,并使用除数中的分辨率计算 TUR 和报告扩展的不确定性。TUR 在 ANSI/NCSLI Z540.3-2006 和 ILAC G8 中定义为"受校准的测量数量的容差跨度比,与用于校准的测量过程 95% 扩展的不确定性的两倍的比率"。这种TUR的计算至关重要,因为它是ISO/IEC 17025:2017节7.8.6.1和2要求的符合性声明的基础。



图 1 校准时计算 TUR 的典型最小贡献者

我们通常处理分母中的 UUT 分辨率,如上图 1 所示。ANSI/NCSL Z540.3 手册指出,"对于分母,用于校准的测量过程的 95% 扩展不确定性将用于计算 TUR。此不确定性估计值应反映使用经批准的程序校准特定类型的 M&TE 时合理预期的结果。因此,估计包括影响校准测量结果的所有误差分量,其中还包括被校准项目的影响,但 M&TE 的偏差除外。因此,校准过程误差包括校准过程中产生的临时和不可纠正的影响,如可重复性、分辨率、测量源错误、操作员错误、校正系数误差、环境影响等。


ILAC P-14 在第 6.4 节的"扩大不确定性"中谈到决议,该段指出,"对校准证书上所述的不确定性的贡献应包括校准期间的相关短期贡献和可合理归因于客户设备的贡献。在适用的情况下,不确定性应涵盖对 CMC 不确定性组件评估中包含的不确定性的相同贡献,但为最佳现有设备评估的不确定性组件应替换为客户设备的不确定性组件。


现在,我们希望已经提出了一个理由,为什么我们需要知道UUT的分辨率,我们可以讨论各种方法来计算决议。在 Morehouse,我们经常被问到,你如何计算分辨率?答案是,我们采用施加的力值,并将其除以相应点 UUT 的输出,然后将该数字乘以可读性。让我们看一个例子。在示例 1 中,我们有一个输出为 4.11235 mV/V 的 10,000 lbf 称重传感器,并且力测量设备读取为十进制数(0.00001),显示计数为 1

示例 1:



设备读取(以 mV/V )和计数 1

强制应用

UUT 的测量输出

UUT 的可读性

计数者

10,000

4.11235

0.00001

1

分辨率 |

((10,000 / 4.11235) *0.0001)*1 |

0.02432

在我们的下一个示例中,我们有一个输出为 4.11235 mV/V 的 10,000 lbf 称重传感器,并且力测量设备读取为第五位点数 0.00001,显示计数为 5

示例 2:

设备读取(以 mV/V )和计数 5

强制应用

UUT 的测量输出

UUT 的可读性

计数者

10,000

4.11235

0.00001

5

分辨率 |

((10,000 / 4.11235) *0.0001)*5 |

0.12158

在示例 3 中,我们在同一力点有多个力点或多个读数;我们将采取力点的平均值,并应用相同的公式。

示例 3:

2 测量值设备

以 mV/V 表示读取,计数按 1

强制应用

UUT 的测量输出

UUT 的测量输出

运行 1

运行2

10,000

4.11235

4.11325

平均输出

UUT 的可读性

计数者

4.1128

0.00001

1

分辨率 |

((10,000 / 4.11228) *0.00001)*1 |

0.02431

我们使用此公式用于所有方案,即使指标以生效单位计数,如示例 4 所示。


示例 4:

设备读取(磅)

强制应用

UUT 的测量输出

UUT 的可读性

计数者

10,000

10250.5

0.1

5

分辨率|分辨率|分辨率|分辨率|

((10,000 / 10,250.5) *0.1)*5 |

0.488

如果我们有多个力点,那么我们应该采取平均分辨率显示在示例 5 中。

Example 5:

多点 mV/V

强制应用

UUT 的测量输出

UUT 的可读性

计数者

分辨率

2,000

0.82199

0.00001

1

0.02433

4,000

1.64316

0.00001

1

0.02434

6,000

2.46741

0.00001

1

0.02432

8,000

3.28632

0.00001

1

0.02434

10,000

4.11235

0.00001

1

0.02432

平均分辨率

0.02433

图 2 校准时 95% 置信度扩展不确定性计算的最低贡献者


结论:

在上面提供的五个示例中,公式变化不多,我们要么采用测量值的单点值,要么使用平均偏转值的公式,要么在测量范围内的所有点上采用平均值。我们将此值乘以可读性,然后乘以仪器计数的多少。然后,该分辨率用于报告扩展的不确定性,如图 2 所示,该图符合 ILAC P-14 校准不确定性策略的要求。

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