0 引言
隨著社會的發展和生產灌裝機技術的成熟, 應用于釀造、飲料、制藥、糧油、石化、食品等行業的灌裝機企業也迅速增多。影響液態物料定量灌裝機計量準確性的因素很多, 目前國內依據的JJG 687—2008《液態物料定量灌裝機檢定規程》已經實施十年了, 灌裝機計量檢定新方法在時代的引領下也呼之欲出, 在科技的推動下, 其結構和工作原理的多種多樣使得我們不得不進一步研究定量灌裝機的檢定方法及誤差分析。
1 標準器的使用及方法
1.1 定容式灌裝機
1.1.1 容量比較法
根據灌裝機的灌裝量選用相應的量出式標準量器, 按照標準量器的使用要求將水放入待標定工作量器內并刻線, 然后用吸管分別標定出工作量器的上下允差線, 用溫度計測量標定時的水溫, 將工作量器投入灌裝機進行灌裝。灌裝完畢后, 分別讀出各個工作量器的液位, 記下合格總數, 同時測定檢定介質溫度, 此溫度與標定工作量器時水溫相差不超過5℃。
1.1.2 稱重法
根據灌裝機的灌裝量選用相應的稱重裝置, 將相當于灌裝頭的三倍編號標識貼于工作量具上, 依次稱出皮重并記錄稱量數據, 依次進行灌裝, 保證檢定時溫度和測定密度時溫度之差不大于5℃。進行密度測量, 重復三次并記錄, 取其平均值作為液體密度。分別稱量各灌裝后盛有檢定介質的工作量具的總質量, 將質量換算成容量, 計算其實際灌裝值。
1.2 定重式灌裝機
根據灌裝機的灌裝量選用相應的數字指示秤, 用天平測定工作量具的質量和工作介質的密度, 將已稱出皮重的工作量具按照對應編號的灌裝頭進行灌裝, 保證檢定時溫度和測定密度時溫度之差不大于10℃。分別稱量各灌裝后盛有檢定介質的工作量具的總質量, 計算灌裝量質量實際值。
2 誤差及不確定度分析
灌裝機控制系統一般以流量測量儀表為基礎, 以電磁切斷閥或氣動電動切斷閥為終端執行元件, 以流量定量控制儀或計算機完成流量演算、累計、顯示和邏輯控制。因此影響灌裝控制系統精度的因素不僅包括流量測量儀表的誤差, 還包含有信號傳輸, 控制系統, 執行操作等環節的誤差。在實際檢定過程中, 造成定容灌裝機誤差的因素較多, 溫度、視覺的影響是不可避免的, 量筒、密度計、電子天平、數字式指示秤是液態定量灌裝機檢定裝置的主要測量設備, 對檢定結果影響較大。灌裝機自身的分辨率、測量的重復性、穩定性都是造成誤差的重要因素。在評定灌裝機的不確定度時要充分考慮到以上的因素。
3 不確定度分析舉例
此次評定以定重式灌裝機為例, 測出工作量器和檢定介質的總質量, 從而求出檢定介質的實際質量。測量依據為JJG 687—2008《液態物料定量灌裝機檢定規程》, 測量環境條件為室溫25℃, 測量設備如表1所示。
表1 實驗室的計量標準器和配套設備 下載原表
3.1 數學模型
式中:mi為灌裝機的標稱質量, g;m為檢定介質的實際質量, g。
3.2 不確定度分析
以灌裝量標稱值為180g的灌裝機為例, 輸入量m的標準不確定度u (m) 主要來源是:灌裝介質的實際質量測量重復性引入的標準不確定度u (m1) , 采用A類評定法;電子天平的最大允許誤差引入的標準不確定度u (m2) , 采用B類方法進行評定。
3.2.1 灌裝介質的實際質量測量重復性引入的標準不確定度u (m1) 的評定
對最大允許誤差為±1%的一臺灌裝量標稱值為180g的灌裝機, 連續測量10次得到一組測量值:180.51, 180.23, 179.96, 180.51, 179.85, 179.93, 180.32, 179.84, 180.41, 179.29g。
3.2.2 電子天平的最大允許誤差引入的標準不確定度u (m2) 的評定
查證書得電子天平的最大允許誤差為±0.05g, 屬均勻分布, 
3.3 合成不確定度
3.4 擴展不確定度
取k=2, 在標稱值為180g測量點時, U=k×uc=2×0.38g=0.76g。即U=0.76g, k=2。
4 結束語
液態物料定量灌裝機由于沒有統一的國家標準, 其結構和工作原理多種多樣, 特別是隨著市場經濟的快速發展, 在檢定過程中出現了規程中沒有涉及的新問題, 如計量誤差超差, 灌裝頭與包裝容器的輸送動作不協調等, 這時我們應考慮到的是對其進行完整的誤差分析, 找到不確定度因素, 有效地解決存在的計量問題, 滿足企業的使用需求。