液态物料定量灌装机的测量不确定度评定

液态物料定量灌装机灌装量误差测量结果的不确定度评定与应用液态物料灌装机(以下简称“灌装机”)是一种将液态产品按预定量灌注到包装容器内的灌装设备，广泛应用于食品、药品、化工等生产领域，也是保证消费者和生产企业双方利益的重要计量器具。

因而正确开展灌装机灌装量误差测量结果的不确定度评定，对帮助企业了解、掌握灌装机灌装量得变化范围，减少企业损失，增加效益有着非常重要的意义。

一、概述1.测量依据JJG 687-2008《液态物料定量灌装机》检定规程2.测量条件温度：5℃～40℃，一次校准过程中校准介质的温差≦5℃。

3.测量标准器2级电子天平：8200g/0.01g ；密度测量装置:(0.0000～1.9999) g/cm 3；MPE ：±0.0005 g/cm 3。

4.被测对象及其主要性能灌装机的最大允许误差为±2%(按灌装量标称值450ml 计，最大允许误差为 ±9ml)。

5.测量过程在规定的测量条件下，用2级电子天平、密度测量装置对灌装机在规定的预定灌装量点450ml 灌装量的实际质量值和校准介质的密度进行测量，灌装机灌装量标称值V 与盛装容器内校准介质的实际容量值V i (m i /ρ)比较之差值，为灌装机灌装量的绝对误差。

6.评定结果的使用在符合上述条件的情况下，对灌装量标称值为450ml 及其他规格预定灌装量标称值的其他灌装机灌装量测量结果的不确定度可采用本评定方法。

二、数学模型)]20(1[/t m V V V E i i -+-=-=βρ]式中：E -灌装量绝对误差，mL ；V -灌装量标称值，mL ；V i -第i 个盛装容器内的液体的实际容量，mL ；m i -第i 个盛装容器内的液体的实际质量，g ；ρ-液体平均密度，g/cm 3；β-灌装机的体膨胀系数，/℃；t -校准时液体的温度，℃。

三、输入量的标准不确定度评定1.输入量V 的标准不确定度u(V)的评定由于V 为灌装量的标称值，不随外界因素变化而变化，故其无不确定因素，所以 u(V)=02.输入量m i 的标准不确定度u(m i )的评定输入量m i 的不确定度主要来源于灌装机测量的重复性引入的标准不确定度分项u(i m )、2级电子天平最大允许误差引入的标准不确定度分项u(m Ⅱ)。

198管理及其他M anagement and other液态物料定量灌装机在检定过程中常见问题探讨王培强（寅唯讯（上海）智能设备有限公司，上海 201499）摘 要：液态物料定量灌装机是工业生产中广泛使用的计量工具，尤其是在化工、食品、医疗等行业其作用更为突出。

目前，随着行业发展，液态物料灌装环节的各项要求进一步提高，这就要求液态物料定量灌装机的性能属性也要与之相匹配。

本文结合实际工作经验，简要阐述液态物料定量灌装机检定的基本流程，具体分析检定过程中比较常见的问题，并提出相应的解决措施。

关键词：基本流程；常见问题；液态物料定量灌装机；解决措施中图分类号：TB486 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）05-0198-2 收稿日期：2021-03作者简介：王培强，男，生于1993年，汉族，浙江天台人，本科，助理工程师，研究方向：日化行业灌装旋盖设备。

根据JJG687-2008的相关要求，液态物料定量灌装机检定过程中需要对设备外观、协调性能、控制性能、灌装准确性、灌装能力以及合格率等方面进行检测，以全方位了解液态物料定量灌装机的运行状态、性能。

在检定过程中比较常见的问题包括计量误差超差、输送动作不协调等问题，但是由于液态物料定量灌装机的类型多样、设备结构存在差异，导致问题的表现以及具体原因也存在差异，因此必须进行针对性分析，进而采取有效的解决措施。

1 关于液态物料定量灌装机检定基本流程1.1 外观检查首先是检查灌装机计量单位，不同类型的灌装机设定的计量单位不同，常见的包括g、kg、mL、L ；其次是检查灌装机上的铭牌，上面必须清楚标注灌装机的型号、全称、编号、灌装量、灌装能力、计量单位、灌装准确度、出厂时间以及制造单位等；再次是开机检查，开机运行后检查灌装机的输送动作，查看是否正常协调；最后是检查灌装机的实际灌装能力，开机运行3min 以上，检查灌装机的实际灌装能力是否与额定灌装能力相符合。

计量标准技术报告计量标准名称液态物料定量灌装机检定装置计量标准负责人建标单位名称（公章）填写日期目录一、建立计量标准的目的 (1)二、计量标准的工作原理及其组成 (1)三、计量标准器及主要配套设备 (2)四、计量标准的主要技术指标 (3)五、环境条件 (3)六、计量标准的量值溯源和传递框图 (4)七、计量标准的重复性试验 (5)八、计量标准的稳定性考核 (6)九、检定或校准结果的测量不确定度评定 (7)十、检定或校准结果的验证 (9)十一、结论 (10)十二、附加说明 (10)一、建立计量标准的目的为贯彻实施《计量法》，保障国家计量单位制的统一和量值传递的准确可靠，为经济和社会发展以及计量监督管理提供准确的检定数据或结果；同时，该计量标准经济效益可观，社会效益影响力较大，故建立该计量标准。

二、计量标准的工作原理及其组成1、工作原理一、定容式灌装机：一是采用容量比较法进行检定，将灌装机设定好标称值，把灌装好的带有编号的包装介质倒入标准量器内进行容量比较，其灌装量在上下允差范围内即为合格。

二是采用称重法进行检定，用电子天平或电子秤分别测量得盛装容器和灌装液体的总重，然后依次称量盛装容器的重量，用密度测量装置测量液体密度3次取平均值为液体密度ρ，利用公式V i =m i /ρ[1+β(20-t)] （β：灌装机膨胀系数，t ：灌装介质温度）即得。

相对误差E=（V-V i ）/V i ×100%，其中V 为灌装机标称值，V i 为实际灌装量。

二、定重式灌装机：采用称重法进行检定，用电子天平或电子秤逐个称量总重，再逐个称量皮重，利用计算公式为m i =m is -m ik 即得。

相对误差E=(m-m i )/ m i ×100%.2、组成该标准由灌装机标准器、电子天平、电子秤、密度杯、温度计、电子秒表、分度吸管等组成。

灌装机标准器灌 装 机电子天平或电子秤密度测量装置灌 装 机电子天平或电子秤灌 装 机三、计量标准器及主要配套设备计量标准器名称型号测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差制造厂及出厂编号检定或校准机构检定周期或复校间隔标准玻璃量器标准金属量器标准金属量器电子天平电子天平电子天平标准天平电子秤主要配套设备温度计电子秒表分度吸管液体相对密度天平四、计量标准的主要技术指标1、灌装机标准器测量范围：5ml-50L准确度等级：二等2、电子天平a.准确度等级I 级测量范围：（0～220）gb.准确度等级：级测量范围：(0-600) gc.准确度等级：级测量范围：0.1g-20kg3、标准天平准确度等级：7级测量范围：200mg-30kg3、液体相对密度天平型号：PZB-54、电子秤TCS-60测量范围：（0.01-60）kg准确度等级：级五、环境条件序号项目要求实际情况结论1 温度环境温度：（5～40）℃一次检定过程中间的介质温度差应≤5℃环境温度：(10～30)℃一次检定过程中间的介质温度差为0.5℃合格2 湿度/ / /3453六、计量标准的量值溯源和传递框图上级计量器具一等玻璃量器标准装置准确度等级：一等比较或直接测量法E2等毫克组克组砝码标准器组测量范围：1mg～500g不确定度：U =（0.002～0.24）mg k=2非自动衡器检定装置测量范围：100mg～75t准确度等级：M1等级本 所 计 量 器 具工 作 计 量 器 具4七、计量标准的重复性试验容量比较或称重法液态物料定量灌装机检定装置 测量范围：（0.01-60）kg /（０-５０）L测量不确定度：U =0.76g k =2液态物料定量灌装机测量范围：（0.01-60）kg （０-５０）L 最大允许误差：定容式±1%、±2%、±3%、±5%一、定重式灌装机以灌装量标称值为180g 的灌装机为例选择一台最大允许误差为±1%的灌装机，灌装量标称值为180g ，对1号头进行灌装，灌装介质为纯水，连续测量10次得到一组测量值见下表：序号 12345678910测量值/g180.51180.23179.96180.51179.85179.93180.32179.84180.41179.2921()()1nii n x x s x n =-==-∑0.38g二、定容式灌装机以灌装量标称值为125ml 的灌装机为例选择一台最大允许误差为±1%的灌装机，灌装量标称值为125ml ，对1号头进行灌装，灌装介质为纯水，连续测量10次得到一组测量值见下表：序号12345678910测量值/ml 124.65 125.35 124.76 124.70 125.45 125.10 124.85 125.46 124.70 124.7521()()1nii n x x s x n =-==-∑0.33ml5八、计量标准的稳定性考核一、选取二等标准玻璃量器在1000mL 这个点每隔一段时间（大于一个月）进行一次测试，每次连续记录6次数据，共进行4组。

计量标准技术报告计量标准名称液态物料定量灌装机检定装置计量标准负责人建标单位名称填写日期目录一、建立计量标准的目的…………………………………………………… ( 3 )二、计量标准的工作原理及其组成……………………………………( 3 )三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………( 4 )四、计量标准的主要技术指标 (5)五、环境条件……………………………………………………………( 5 )六、计量标准的量值溯源和传递框图………………………………………( 6 )七、计量标准的稳定性考核…………………………………………………( 7 )八、检定或校准结果的重复性试验……………………………………………( 8 )九、检定或校准结果的不确定度评定……………………………………( 9 )十、检定或校准结果的验证…………………………………………………( 16 ) 十一、结论……………………………………………………………………( 17 ) 十二、附加说明…………………………………………………………………( 17 )十、检定或校准结果的验证采用两套比对法，对测量不确定度进行验证选用一台灌装量为227ml，的液态物料定量灌装机，分别用两套检定装置对其进行检定，得到测量结果如下表在：M1(g) 231.5 231.5 232.0 232.0 231.5 232.0 231.5 232.5 232.5 231.5M2(g) 231.5 231.5 232.0 232.5 232.5 232.5 231.5 231.5 232.5 231.5密度平均值ρ1：1.025 ρ2：1.02满足＜U即此装置的测量不确定度得到验证。

灌装机测量不确定度评定和分析本文主要以一种典型的定容式液态物料定量灌装机为例，讲述了如何进行检定或校准结果的测量不确定度评定和分析。

标签：定量灌装机；检定或校准结果；测量不确定度；评定；分析1 概述（1）测量依据：JJG687-2008《液态物料定量灌装机检定规程》。

（2）环境条件：满足JJG687-2008要求。

（3）计量标准：液态物料定量灌装机检定装置。

（4）被测对象：定容式液态物料定量灌装机。

（5）测量方法：容量比较法。

2 数学模型式中：E―灌装量相对误差；V―灌装量的标称值；Vi―灌装量实际测的值。

3 输入量的标准不确定度评定3.1 输入量Vi标准不确定度u（Vi）评定选用一台最大允许误差±1%，正常工作，灌装量标称值500ml、12个灌装头的灌装机，使用同一个计量标准即液态物料定量灌装机检定装置，按照检定规程，在相同条件下，每个灌装头测量3次，得到36个数据如下表，用该一组测得值做测量不确定度的A类评定。

在实际检定中，对每个灌装头都要进行3次检定，则所得测量结果最佳估计值的A类标准不确定度为ml3.2 标准玻璃量器引入的标准不确定度u（Vb）的评定输入量Vb的不确定度主要来源于标准玻璃量器最大允许误差导致的不确定度，检定时使用500ml二等标准玻璃量器，其最大允许误差为±0.100mL，并且服从均匀分布，故包含因子kp=，則最大允许误差引起的标准不确定度分量：u （Vb）=0.100/=0.06mL3.3 合成标准不确定度uc的计算由于输入量的分项彼此独立，所以ml4 标准不确定度汇总表5 扩展不确定度的评定取k=2，则U=kuc=2×0.24=0.5ml；相对扩展不确定度为Ur=0.5/500=0.1%，k=2。

6 测量不确定度的报告与表示定量灌装机预设灌装量为500 mL的灌装量误差测量结果扩展不确定度为：V=500.00ml；Ur= 0.1%，k=2。

计量标准技术报告
计量标准名称灌装机检定装置
计量标准负责人刘金娥
建标单位名称（公章）济阳县计量检定测试所填写日期
目录
一、建立计量标准的目的
二、计量标准的工作原理及其组成
三、计量标准器及主要配套设备
四、计量标准的主要技术指标
五、环境条件
六、计量标准的量值溯源和传递框图
七、计量标准的重复性试验
八、计量标准的稳定性考核
九、检定或校准结果的测量不确定度评定
十、检定或校准结果的验证
十一、结论
十二、附加说明。

液态物料定量灌装机灌装量误差测量结果的不确定度评定作者：金瑟来源：《科学与财富》2016年第28期摘要：液态物料定量灌装机是对各类定量包装商品进行灌装的重要计量器具，广泛应用于化工医药、食品卫生等行业，并为定量包装商品净含量提供了准确的计量技术依据，有利于维护广大消费者的利益等。

本文跟据JJG 687-2008《液态物料定量灌装机》计量检定规程和JJF1059-2012《测量不确定度评定与表示》，阐述了液态物料定量灌装机灌装量误差测量结果的不确定度评定过程中的方法和步骤。

关键词：液态物料定量灌装机；不确定度；灌装量误差1. 概述1.1 测量方法：根据JJG 687-2008《液态物料定量灌装机》计量检定规程。

1.2 环境条件：环境温度：（ 5～40）℃，检定过程中检定介质的温差≤5℃。

1.3 测量标准：500mL二等标准玻璃量器，最大允许误差±0. 100mL。

10mL的A级分度吸管，分度值：0. 1mL，最大允许误差±0. 05mL。

1.4 被测对象：液态物料定量灌装机，准确度：±1%（按测量容积500mL计，最大允许误差为±5.0mL）。

1.5 测量方法：在规定的测量条件下，用容积为500ml，最大允许误差为±0. 100mL的二等标准玻璃量器和容积为10mL的分度值：0.1mL，最大允许误差±0.05mL的A级分度吸管，在规定的定量点500mL上，对定量灌装机进行灌装量容量实际值测量，将灌装机灌装量标称值同工作量器内校准介质容量实际值比较之差值，定为灌装机的灌装量误差。

2. 数学模型及不确定度传播率△V=V0-Vi式中：△V —灌装机灌装量误差；V0 —灌装机灌装量标称值；Vi—工作量器内校准介质容量实际值。

3. 标准不确定度的评定3.1 测量重复性引入的标准不确定度分量 u（Vi）输入量Vi的不确定度主要来源于灌装机测量的不重复性，可采用多次重复测量得到的测量列V1、V2……Vn，采用A类方法进行评定。

中华人民共和国国家计量检定规程JJG687---2008《液态物料定量灌装机》测量不确定度分析《液态物料定量灌装机》规程起草小组二00六年五月液态物料定量灌装机的不确定度分析一、测量方法1.定容式液态物料灌装机的容量检定一般采用容量比较法进行，即用二等标准玻璃量器通过检定介质对液态物料灌装机的容量直接比较，经过温度修正确定其容积。

2.定重式灌装机的检定方法一般采用称重法,推算出密度值来确定灌装量的准确性,其测量不确定度分析见附录。

二、数学模型1. 定容式灌装机()()()[]dw B V t t t t V V +-+-+-+=1222112020201βββ （1）式中：20V ── 定容式液态物料灌装机在 C 20时的容量值 （L ） B V ── 标准玻璃量器在 C 20时的容量值 （L ） 1β──标准玻璃量器的体胀系数（)1-C2β──定容式液态物料灌装机的体胀系数（)1-CW β──液体的体胀系数（一般取0.0002)1-C1t ── 标准玻璃量器检定时的测量温度 （C ）2t ── 检定定容式液态物料灌装机时的测量温度 （C ） d V ──残留量)(mL 1.1.方差和传播系数 (1).方差由式（1）得合成方差为：()[]()[]()[]()[]()[]()[]()[]()[]227226225222421232122221220dw B c V u c u c t u c u c t u c u c V u c V u ++++++=βββ(2).传播系数取：61109.9-⨯=β；621050-⨯=β； C t 0.191=； C t 0.242=：mL V B 5=～L 20 得：()()()000790.1202011222111=-+-+-+=t t t t c w βββ())5(2012C mL t V c B*-=-=～（CmL*-20000）())/00095.0(13C mL V c w B-=-=ββ～（CmL/802.3-）()202024（-=-=t V c B ～c mL*）80000()cmL V c w B/)3~00075.0(25=-=ββ()cmL t t V c B*=-=)100000~25(12617=c1.2.标准不确定度一览表 (1).测量mL 5的灌装机(2).测量L 20的灌装机1.3.分量标准不确定度 （1）A 类标准不确定度分量对5mL 的灌装机在等精度下分别独立测量6次数据列表如下：)(000234.01121mL n x x ni i n =-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑=--σ ())000096.06/000234.0mL x u （==对20L 的灌装机在等精度下分别独立测量6次数据列表如下： )(02934.01121mL n x x ni i n =-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑=--σ ())(011978.06/02934.0mL x u ==（2）B 类标准不确定度分量 a .上一级标准量器引起不确定度分量二等标准玻璃量器的扩展不确定度为：(0.020～8.25)mL ，包含因子k=2，所以 对于5mL 的灌装机：)(01.02/020.0)(mL V u B == 对于20L 的灌装机：)(125.42/25.8)('mL V u B == b . 二等标准玻璃量器的体胀系数引起的不确定度分量标准玻璃量器的体胀系数的误差为±9.9×10－7/℃，它服从均匀分布，所以 C u /1072.53/109.9)(771--⨯=⨯=βc . 二等标准玻璃量器的水温测量引起的不确定度分量水温测量误差为：±0.2℃，它服从均匀分布，所以C C t u 115.03/2.0)(1== d .灌装机的体胀系数引起的不确定度分量灌装机的体胀系数误差±50×10－7/℃，它服从均匀分布，所以Cu/1089.23/1050)(672--⨯=⨯=βe . 灌装机的水温测量引起的不确定度分量 水温测量误差为：±0.2℃，它服从均匀分布，所以 C C t u 115.03/2.0)(2==f .水的体胀系数引起的不确定度分量水的体胀系数误差为±2×10－5/℃，它服从均匀分布，所以C u w/10155.13/102)(55--⨯=⨯=βg .残留量引起的不确定度分量根据试验，5mL 灌装机和20L 灌装机的残留量分别引起的相对误差为±0.0075（mL ）和±8.25(mL)，所以mL V u d 00433.03/0075.0)(== mL V u d 76.43/25.8)('==(3).B 类标准不确定度分量的合成()[]()[]()[]()[]()[]()[]()[]{}212272262225222421232122221dw B c V u c u c t u c u c t u c u c V u c u ++++++=βββ )0108828.0mL u c （=()[]()[]()[]()[]()[]()[]()[]{}212272262225222421232122221'dw B c V u c u c t u c u c t u c u c V u c u ++++++=βββ )(411061.6'mLu c = 1.4.合成标准不确定度 ()[]22x u u u c +=())(010910.0000096.0)010909.0(22mL u =+=()())(436353.6011978.0436342.622'mL u =+= 相对合成不确定度表示为：3102.25010910.0-⨯==c u4'102.320000436353.6-⨯==c u1.5定容式灌装机的扩展不确定度取包含因子k ＝2，定容式灌装机的扩展不确定度为： 33104.42102.2－－⨯=⨯⨯=U （k ＝2） 44104.62102.3－－⨯=⨯⨯=U （k ＝2） 2.定重式灌装机因定重式灌装机在常温下进行检定且灌装量为重量单位，一些影响容量准确度的因素可以忽略不计，其灌装量的基本公式为：[])20(120t MV w-+=βρ (3)式中：20V ─标准温度20℃时灌装的实际容量)(mL ； M ─灌装量的表观质量g ； Wρ──t ℃时的液体密度（3/cmg ）；β ─灌装机的体胀系数（/℃）。

计量标准技术报告
计量标准名称液态物料定量灌装机检定装置
计量标准负责人
建标单位名称
填写日期2020年1月
目录
一、建立计量标准的目的………………………………………………………………… ( )
二、计量标准的工作原理及其组成………………………………………………………( )
三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………………………( )
四、计量标准的主要技术指标……………………………………………………………( )
五、环境条件………………………………………………………………………………( )
六、计量标准的量值溯源和传递框图……………………………………………………( )
七、计量标准的稳定性考核………………………………………………………………( )
八、检定或校准结果的重复性试验…………………………………………………………( )
九、检定或校准结果的不确定度评定………………………………………………( )
十、检定或校准结果的验证………………………………………………………………( ) 十一、结论…………………………………………………………………………………( ) 十二、附加说明……………………………………………………………………………( )
注：应当提供《计量标准的稳定性考核记录》。

注：应当提供《检定或校准结果的重复性试验记录》。

对液态物料定量灌装机的测量不确定度评定分析发布时间：2022-05-17T07:47:01.040Z 来源：《科学与技术》2021年第34期作者：王景芳[导读] 随着我国科学技术不断发展，生产行业对生产技术的要求越来越严格，王景芳乐陵市个体私营和消费者维权服务中心，山东乐陵 253600摘要：随着我国科学技术不断发展，生产行业对生产技术的要求越来越严格，尤其是在生产行业的罐装环节当中，罐装的计量精确性和质量稳定性对整条生产线的运行质量有重要影响，而液态物料定量灌装机是灌装环节中广泛应用的设备，其属性功能也在不断增加，作为用于对液体产品进行强制性检定的计量工具，液态物料定量灌装机的计量准确性对企业的效益有直接影响，因此，为了减少企业因灌装误差而造成的损失，对液态物料定量灌装机的检定进行精确分析可为减少损失提供对策，本文基于上述问题，对灌装机在检定过程中出现的常见问题进行了分析，并针对问题提出了解决措施。

关键词：液态物料；定量灌装机；检定；问题分析；解决措施引言：液态物料定量灌装机（以下简称灌装机）被广泛应用于化工、药品、食品等生产领域，是一种按照预定量将液态产品灌注到容器内的灌装设备，也是保证生产企业和消费者双方权益的计量工具。

因此，对灌装机的灌装误差进行不确定度评定，对了解和掌握灌装机灌装量变化起到了数据支持，并可帮助企业减少因灌装误差导致的损失，对提高企业效益有重要意义。

但从目前情况来看，灌装机在检定过程中出现误差在所难免，影响检定准确性的干扰因素较多，对灌装机发挥实际作用造成了不良影响。

我国虽然在IIG687-2008《液态物料灌装机》中，针对灌装机检定过程中的外观、控制功能、协调性、灌装精确度、灌装功能以及灌装合格率等项目进行了具体规定，但针对灌装机检定尚未出台统一标准，从而导致检定过程中出现的计量物产和灌装头与容器不协调等情况频发。

1、液态物料灌装机检定要求和注意事项1.1检定要求针对定量包装液态物料净含量，其检定要求是根据JJF1070-2005《定量包装商品净含量计量检验规则》进行检定的，但在检定过程中需要兼顾到多种检验规则，如果只专注于JJF1070-2005，而不兼顾到2008年出台的JJC687-2008，就会导致灌装机检定不合格，从而定量包装出误差较大的液态物料，企业也会面临处罚或索赔的不良局面。