在評(píng)估梅特勒-托利多(以下簡稱M-T)電子天平的計(jì)量性能時(shí)，不少人由于不了解或不熟悉其測試方法，往往采用了中國計(jì)量檢定規(guī)程中的測試方法，但又套用了M-T電子天平的計(jì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)(如:線性和重復(fù)性評(píng)估標(biāo)準(zhǔn))，以致出現(xiàn)交叉性錯(cuò)誤。本文詳細(xì)介紹了M-T電子天平的測試方法及在國內(nèi)計(jì)量部門中大量使用的部分M-T電子天平的計(jì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到不同的測試方法采用對應(yīng)的計(jì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，從而避免上述錯(cuò)誤發(fā)生。
一、梅特勒-托利多電子天平的測試方法
考慮到梅特勒-托利多電子天平在國內(nèi)的計(jì)量部門和其他部門的廣泛使用，故對其計(jì)量性能的評(píng)估還應(yīng)以*計(jì)量檢定規(guī)程中所采用的測試方法和計(jì)量評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。
1.概述
電子天平的主要計(jì)量性能有:偏載誤差(四角誤差)、線性誤差和重復(fù)性。這里，我們將描述M-T電子天平測試方法和允許誤差，并與中國計(jì)量檢定規(guī)程(以下簡稱JJG98-1990)方法做適當(dāng)比較。
2.M-T天平的測試方法
(1)天平的計(jì)量特征數(shù)據(jù)
按《中華人民共和國計(jì)量器具型式批準(zhǔn)證書》和*質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局制造計(jì)量器具許可證中所示，可讀性(即*小分度值d)好于10mg的M-T電子天平均已注明檢定標(biāo)尺分度值
1e=10d
由于M-T公司根據(jù)天平的稱量范圍、可讀性(d)、傳感器機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的原因，分別對各級(jí)、各類天平的四角誤差、線性誤差和重復(fù)性給出了各自的允許誤差表，并非像JJG98-1990規(guī)程中是根據(jù)統(tǒng)一的*大允許誤差表，用天平的檢定標(biāo)尺分度值e來計(jì)算出天平的四角誤差、線性誤差和重復(fù)性的允差，進(jìn)行計(jì)量性能評(píng)估。
因此M-T公司對電子天平計(jì)量性能評(píng)估與天平檢定標(biāo)尺分度值e沒有依賴關(guān)系，M-T天平根據(jù)OIML R76國際建議規(guī)定，好于0.1mg的天平e=1mg。
(2)偏載檢驗(yàn)(四角誤差)
偏載檢驗(yàn)指在稱量盤上有規(guī)律地改變載荷位置，確定天平的示值是否不受載荷分布方式影響的一種檢驗(yàn)。
天平的四角誤差是指各偏載點(diǎn)示值與中心點(diǎn)示值之差。其中*大差值應(yīng)在我公司對該種天平規(guī)定的允許誤差之內(nèi)。用于檢驗(yàn)四角誤差的試驗(yàn)載荷等于天平的*大秤量的1/3。
例如:AE240
量程為200g時(shí)，試驗(yàn)載荷為80g，四角允差為±0.3mg；
量程為40g時(shí)，試驗(yàn)載荷為10g，四角允差為±0.05mg。
有時(shí)難于找到合適的試驗(yàn)載荷，經(jīng)常采用等于天平*大秤量的1/2的試驗(yàn)載荷。
例如:AT201試驗(yàn)載荷為100g，四角允差為±0.15mg；
AT21試驗(yàn)載荷為10g，四角允差為±0.6μg。
偏心位置的選擇：
對于圓形稱量盤的天平，砝碼應(yīng)放在中間及前、后、左、右稱量盤的內(nèi)緣處。如圖1(a)。
對于矩形稱量盤的大稱量天平，砝碼應(yīng)放在如圖1(b)所示的中間及左前角、左后角、右前角、右后角位置上。
四角誤差檢驗(yàn)方法：
將砝碼放置到稱量盤的中間，去皮，使顯示示值回零。再分別移動(dòng)砝碼到稱量盤的前、后、左、右的內(nèi)邊緣處，并記錄下各偏心位置的示值差。其中*大者應(yīng)滿足M-T公司對該種天平規(guī)定的允差之內(nèi)。如果四角超差，應(yīng)予調(diào)整到允差之內(nèi)。
由于采用了去皮回零的檢定方式，因此在每個(gè)偏心點(diǎn)所記錄下的示值差*是該點(diǎn)偏離中心點(diǎn)的四角誤差。
M-T天平所檢驗(yàn)四角誤差的常用試驗(yàn)載荷及允許誤差見下表。
(3)線性檢定
線性檢定是指加載試驗(yàn)時(shí)，所加載荷與相應(yīng)示值之間的線性關(guān)系好壞的一種評(píng)估，常用天平示值與理想線性直線即從零載到*大秤量的連線之間的正或負(fù)*大偏差值表示，如圖2。
線性檢定中，根據(jù)天平的可讀性和砝碼的級(jí)別準(zhǔn)確度來確定采用哪種線性檢定方式。
對于天平可讀性低于0.1mg(含0.1mg)以下的各級(jí)、各類天平，如使用的砝碼為E2，F(xiàn)1等級(jí)別，只要砝碼的準(zhǔn)確度滿足測試要求，均可采用直接比較法，如G系列、B系列、R系列、GB系列天平。測試的具體載荷點(diǎn)視天平稱量范圍選定，但必須注意空載和*大秤量這兩點(diǎn)是必檢點(diǎn)。例如:
AB 204選用50/100/150/200g
PB 303選用100/200/300g
PR 5002選用1000/2000/3000/4000/5000G
PG 1200 1-S選用3000/6000/9000/12000g
對于天平可讀性好于0.01mg(含0.01mg)的各類天平，必須采用E2等以上砝碼，由于E2等砝碼折算質(zhì)量修正值的限制，M-T公司對這類天平采用分段去皮法。通常選擇零載荷(即空載點(diǎn))和1/4載荷、1/2載荷、3/4載荷和全載荷作為檢測點(diǎn)。即五點(diǎn)四段法。如:AG 245，AT 201，AT21，AT20，MT5，UMT2等天平即采取此方法。
兩種檢定方法：
(1)直接比較法(可讀性低于0.1mg以下天平)。去皮，并記錄零載示值0；逐漸單調(diào)往上加載，直至天平的*大秤量，并記錄各測量點(diǎn)的示值；其后，逐漸單調(diào)卸載，直到零載荷為止，并記錄各測量點(diǎn)的示值。誤差計(jì)算:對于可讀性低于0.1mg以下的天平，根據(jù)M-T公司所給該種天平的*大允許誤差范圍，逐點(diǎn)比較各載荷點(diǎn)加載示值誤差E(加載)和卸載示值誤差E(卸載)是否超過相應(yīng)的允差范圍。
各種天平的*大允許誤差范圍可參見M-T公司的天平樣本。
(2)分段去皮法(可讀性好于0.01mg的天平)(以AT201為例)
選擇E2等50g砝碼2個(gè)(記作50g1和50g2)；E2等100g砝碼1個(gè)。去皮，→記錄零載示值O:將50g(記作50g1)放在秤盤上，→記錄示值D1(1/4載)；取下50g1，將50g(記作50g2)放在秤盤上，去皮，再將50g1放到秤盤上，→記錄示值D2(1/2載)；全部取下，將100g放在秤盤上，去皮，再將50g1放到秤盤上，→記錄示值D3(3/4載)；全部取下，將100g+50g2(=150g)放在秤盤上，去皮再將50g1放到秤盤上，→記錄示值D4(全載)。
記錄下的D1，D2，D3，D4均為相對應(yīng)50g1的示值。由于這種檢定方式排除了50g2和100g砝碼的溫度漂移、空氣流動(dòng)、示值偏差等因素引起的誤差，不失為一種檢定天平真正線性的方法。
誤差計(jì)算:對于可讀性0.01mg天平和好于0.01mg以上的天平，由于E2級(jí)砝碼的折算質(zhì)量修正值的限制，無法進(jìn)行直接比較，因此記錄下D1，D2，D3，D4這4個(gè)數(shù)據(jù)，用記錄下的D1，D2，D3，D4中的*大示值減去*小值再除以2作為天平的線性誤差。
(*大示值-*小示值)/2≤線性允差范圍
以AT201為例，線性允差為±0.12mg
(4)重復(fù)性檢定
重復(fù)性指在實(shí)際相同的條件下，在短時(shí)間內(nèi)多次重復(fù)地將同一砝碼放置到稱量盤上稱量，所得多次稱量結(jié)果的差異。M-T公司對所有本公司的電子天平的重復(fù)性規(guī)定均是指多次稱量結(jié)果的一倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(1S)值。
對于高分辨率的天平，重復(fù)性的優(yōu)劣不僅取決于天平本身的性能，還與稱量的條件、環(huán)境以及檢定人員操作技能有著密切的關(guān)系。缺一都會(huì)影響到重復(fù)性的檢定結(jié)果。重復(fù)性是衡量天平性能的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。對重復(fù)性檢定，M-T公司還特別規(guī)定，分別對空載和加載兩種狀態(tài)進(jìn)行檢定。
(1)各種不同類型天平的測量次數(shù)及試驗(yàn)載荷如下表所示
缺插圖！
*試驗(yàn)載荷用全載的天平主要有:AE240，AE200，AG104，AT20，AT21，AT200，AT201，MT5，UMT2，UMT5。
(2)在重復(fù)性檢定測試中所用的砝碼的等級(jí)高低是不重要的。
重復(fù)性檢定方法：
天平需要經(jīng)過充分預(yù)熱，*好將砝碼放置到稱量室中同時(shí)預(yù)熱，使天平和砝碼完全達(dá)到熱平衡。然后再做重復(fù)性檢定；多次加載天平，使原處于休眠狀態(tài)的天平逐漸進(jìn)入工作狀態(tài)，對于微量和半微量天平，只要秤盤在較長時(shí)間(>30分鐘)沒有稱量，重新再稱量前也需先進(jìn)行一次簡短的加載，讓天平再次進(jìn)入工作狀態(tài)，對天平示值不做記錄；校準(zhǔn)天平，手動(dòng)觸發(fā)對天平進(jìn)行校準(zhǔn)；去皮，使示值為零，并記錄；用長鑷子鉗，將砝碼輕輕放置到秤盤中間，并記錄；取下砝碼，等待示值穩(wěn)定(*好能回零)，并記錄；再重復(fù)將同一砝碼輕輕放置到秤盤中間，注意盡可能將砝碼放置到中間同一位置，并記錄。
以下反復(fù)10次，分別記錄10次加載示值，10次空載示值。
在記錄測試數(shù)據(jù)時(shí)，采用數(shù)據(jù)穩(wěn)定后10s～30s記錄，并注意每次間隔時(shí)間相同。*近，M-T公司對重復(fù)性檢定，已改用電腦和專用測試軟件進(jìn)行。*后的重復(fù)性檢定結(jié)果用電腦計(jì)算直接給出一倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(1S)值。
誤差計(jì)算:M-T公司對所有本公司天平的加載和空載重復(fù)性均是指一倍標(biāo)準(zhǔn)偏差(1S)值。標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算公式如下:
標(biāo)準(zhǔn)偏差的物理意義如下圖
