Точность автоматического дозатора

Точность дозатора состоит из нескольких характеристик

Для отдельной дозы абсолютная ошибка e = m − mзад, а относительная δ = e/mзад × 100 %. Но одной дозы недостаточно для оценки процесса. По серии определяют среднюю массу, смещение относительно задания и разброс. Среднее смещение показывает тенденцию недовеса или перевеса, а стандартное отклонение характеризует изменчивость повторений в заданных условиях. Малый разброс при неверном среднем означает стабильное изготовление неправильных доз.

Статическая погрешность весового узла и динамическая ошибка дозирования имеют разные причины. Ноль, чувствительность и нелинейность проверяют нагрузками; задержку отсечки, пролёт материала и пульсации питателя — реальным продуктом. Дрейф нуля после налипания, давление в бункере и механические связи могут действовать как систематическое смещение. Coperion отдельно рассматривает внешние силы и давление как источники нарушения весового сигнала.

Какие величины разделяют

Таблицу можно прокручивать по горизонтали →

Условный пример серии доз

Для задания 1000 г получены контрольные массы 1001, 1003, 1002, 1004 и 1000 г. Средняя масса равна 1002 г, смещение b = +2 г, относительное смещение — +0,20 %. Сумма квадратов отклонений от среднего составляет 10 г²; выборочное стандартное отклонение s = sqrt(10/4) = 1,581 г. Стандартная неопределённость среднего при независимых наблюдениях равна s/sqrt(5) = 0,707 г. Она относится к оценке среднего, а не к разбросу следующей отдельной дозы.

Такой небольшой набор только демонстрирует вычисления. Он не подтверждает нормальность распределения, устойчивость процесса или допустимый уровень пропуска брака. Поправка −2 г может компенсировать обнаруженное смещение лишь при сохранении условий; неопределённость оценки поправки при этом остаётся. Дозы после настройки проверяют на новой серии, чтобы результат не сводился к подгонке исходных наблюдений.

Независимые составляющие и предельный расчёт

Допустим, для измерения отдельной дозы стандартные неопределённости весового контроля, остаточной динамической поправки и нуля равны 1,2, 1,6 и 0,8 г. При независимости и коэффициентах чувствительности, равных единице, комбинированная стандартная неопределённость uс = sqrt(1,2² + 1,6² + 0,8²) = 2,154 г. При условно выбранном коэффициенте охвата k = 2 расширенная неопределённость U = 4,308 г. Уровень охвата нельзя обещать без сведений о распределении и числе степеней свободы.

Если те же числа означают жёсткие границы ошибок, а не стандартные неопределённости, консервативная сумма составляет 1,2 + 1,6 + 0,8 = 3,6 г. Это другой расчёт, и смешивать его с квадратическим суммированием нельзя. Для коррелированных составляющих нужны ковариационные члены, как предусматривает закон распространения неопределённости NIST. Известное систематическое смещение не превращается в независимый случайный шум из-за многократного повторения.

Проверка пригодности и область рекомендации

Оценку проводят при малой и большой дозе, разных уровнях бункера, скорости и времени фильтрации. Независимое контрольное взвешивание должно иметь известную неопределённость и правильную тару. Для автоматического формирования отдельных наполнений применимость OIML R 61-1:2017 устанавливают по типу прибора; допустимые отклонения зависят от категории и класса, поэтому единый процент для всех дозаторов неверен. Непрерывный расход по потере массы требует отдельного определения измеряемой величины и интервала усреднения. В протоколе сохраняют как исходные массы, так и условия опыта, иначе сравнение двух заявлений о точности теряет смысл.

Первичные источники

• NIST TN 1297 — Combined standard uncertainty — Распространение неопределённости с учётом взаимосвязи входных величин.
• OIML R 61-1:2017 — Требования к автоматическим приборам, формирующим отдельные весовые дозы.
• Coperion — Electronic pressure compensation — Влияние давления и внешних сил на взвешивание.