| 标准编号 | GB/T 30083-2013 (GB/T30083-2013) | | 中文名称 | 铜、铅和锌矿及精矿 计量方法的精密度和偏差 | | 英文名称 | Copper, lead and zinc ores and concentrates -- Precision and bias of mass measurement techniques | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | D42 | | 国际标准分类 | 77.120.01 | | 字数估计 | 42,462 | | 引用标准 | GB/T 3358.1-2009; GB/T 3358.2-2009; GB/T 6379.1-2004 | | 采用标准 | ISO 12745-2008, IDT | | 标准依据 | 国家标准公告2013年第25号 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 范围 | 本标准规定了各种计量方法的偏差、精密度和某一计量方法所得质量的精密度的计算方法。本标准是以通过数据统计确认计量方法无偏差, 计算方差衡量其精密度并且考查在其工作范围内计量的线性程度为基础的。根据适用条款采用的校准方法和性能检测结果可以用来定量计量方法的精密度和偏差并确定计量装置的线性。本标准用于计算车载或船运精矿湿重计量方法的偏差, 作为贸易双方运输、保险、预付费和最终结算的依据。静态秤的应用要求货物质量至少不低于1t以便于校核, 并且该质量应符合秤的量程。用一系列覆盖称重装置整个工作范围的标准质量物作为外加载 | GB/T 30083-2013
ICS 77.120.01
D42
中华人民共和国国家标准
铜、铅和锌矿及精矿
计量方法的精密度和偏差
2013-12-17发布
2014-09-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用翻译法等同采用ISO 12745:2008《铜、铅和锌矿及精矿 计量方法的精密度和偏差》。
本标准与ISO 12745:2008的主要差异如下:
---用小数点 “.”代替在国际标准中作为小数点的逗号 “,”;
---用“本标准”代替“本国际标准”;
---按中文习惯改动了标准名称;
---删除了国际标准中封面、目次、前言和引言。
本标准由全国有色金属标准化技术委员会(SAC/TC243)归口。
本标准负责起草单位:南通出入境检验检疫局、中国有色金属工业标准计量质量研究所、中条山有
色金属集团有限公司。
本标准参加起草单位:宁波出入境检验检疫局、铜陵有色金属集团股份有限公司。
本标准主要起草人:侯晋、窦怀智、赵军锋、马丽君、曹国洲、张晓冬、廉惠萍、彭康、张爱平。
铜、铅和锌矿及精矿
计量方法的精密度和偏差
警告---本标准涉及的材料,操作和装置可能具有危险性。本标准适用者在使用前有责任建立适
应的健康和安全条件并确定可行的限制规范。
1 范围
本标准规定了各种计量方法的偏差、精密度和某一计量方法所得质量的精密度的计算方法。
本标准是以通过数据统计确认计量方法无偏差,计算方差衡量其精密度并且考查在其工作范围内
计量的线性程度为基础的。根据适用条款采用的校准方法和性能检测结果可以用来定量计量方法的精
密度和偏差并确定计量装置的线性。
本标准用于计算车载或船运精矿湿重计量方法的偏差,作为贸易双方运输、保险、预付费和最终结
算的依据。
静态秤的应用要求货物质量至少不低于1t以便于校核,并且该质量应符合秤的量程。用一系列覆
盖称重装置整个工作范围的标准质量物作为外加载荷来估算其精密度和检测其整个工作范围线性,确
认其校准状态的过程。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 3358.1-2009 统计学词汇及符号 第1部分:一般统计术语与用于概率的术语
(ISO 3534.1,IDT)
GB/T 3358.2-2009 统计学词汇及符号 第2部分:应用统计(ISO 3534.2,IDT)
GB/T 6379.1-2004 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第1部分 总则与定义(ISO
5725.1,IDT)
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
注1:在应用统计的权威书本中,σ2 仅用于只作估算的测量过程的未知总体方差。相反,符号s2 用于样品方差,并
因此限制测量的调整。散货取样的标准方法经常采用σ2 或σ以区别。
注2:以下对计量技术最常用概念和术语的定义,用来阐明对商业运输的货损风险和增益可能性定量的标准方法和
期望采用的非标方法间的差异。
3.1
准确度 accuracy
质量测量结果与真值间的一致程度。
注:准确度是无法实测的抽象概念,但是通过对偏差或系统偏差的定量可以对准确度的偏离进行衡量。
3.2
偏差 bias
测试结果的期望与接受参照值之差。
注:此定义仅在接受参照值是已知并具有绝对确定度(质量和长度的国际单位)时有效。假设接受参照值在有限的
置信限内是已知的,测试结果期望值落在接受参照值的置信限以外,测试结果的期望与接受参照值之差别就是
偏差。比如,通常仅通过一次测量得到的批质量,其值不是测量结果的期望。本标准中规定偏差是批湿重独立
估计值之间的统计学显著性差异(装货与卸货,静态称与动态称),并且质量测量应当能够尽可能通过最直接的
量值传递追溯到国家千克原器和质量国际单位。
3.3
皮带秤 beltscale
在皮带上的货物通过输送器内悬挂的秤段,连续累加并记录以累计质量的计量装置。
注:皮带秤是连续计量装置,校准方法有:在秤段部分的皮带上外加载荷如校准过的链条(动态),或用标准质量物
悬挂在秤架上经过一定的累加期(静态),或用皮带秤测量已经由静态秤称量质量的材料(物料称量法)。
3.4
偏差检测限 (BDL) biasdetectionlimit
考查T检验检测外加载荷和测量载荷之间的偏差或系统偏差的能力和灵敏度。
3.5
测量计量方法的随机波动,数值上等于标准差占测量质量的百分比。
3.6
置信区间(CI) confidenceinterval
在一定置信水平,包括所有可能测量值和他们均值之差的区间。
3.7
置信范围(CR) confidencerange
在一定置信水平,包括所有可能测量值在内的范围。
注:科学与工程领域通常使用95%置信区间和范围。
3.8
测量一系列标准质量物和测量载荷间的相关性或独立性。
3.9
水尺测量 draftsurvey
基于将货轮不同载荷条件下排水量的差转换成质量的一种计量方法,该方法必须建立考虑到水的
密度、温度和压舱物以及压舱物和补给变化所带来影响的水尺表。
注:水尺测量是以阿基米德原理为基础,即漂浮物所受浮力等于其重力。船运货物质量可以通过将水尺、视差、压
舱物和消耗补给物的变化根据船的水尺表转换为质量来测量。
3.10
精密度 precision
计量方法随机波动的累积效果。
注:精密度是一个专用词,诸如“高精密度”、“低精密度”和“高的精密度品质”,尽管没有定量信息但都是有效的
描述。
3.11
可能的偏差范围(PBR) probablebiasrange
针对仅Ⅰ类风险或Ⅰ类和Ⅱ类风险在预定概率条件下被测量偏差所处的界限。
3.12
测量计量方法的随机波动,数值上等于标准差除以测量质量。
3.13
标准差(s) standarddeviation
测量计量方法的随机波动,数值上等于方差的平方根。
3.14
静态秤 staticscale
将地磅或台秤上的、漏斗里或悬吊在龙门吊中的静态载荷转换成质量的计量装置。
注:静态秤是间歇式计量装置,采用单个标重物或用校正液压装置进行校准。静态秤可以自动校零,从而通过皮重
和毛重之差的和来累计质量。双料斗秤可以在装卸操作时达到近似的连续质量流而不牺牲静态秤的准确性和
精密度品质。
3.15
T检验(t) Student’st-value
一系列外加载荷均值和测量载荷均值的差与均值差的标准差之比。
3.16
Ⅰ类风险(α) typeⅠrisk
当均值差统计上等同为零时,假设一系列外加载荷与测量载荷均值相一致,α为拒绝该假设的
风险。
3.17
Ⅱ类风险(β) typeⅡrisk
当均值差统计上不为零时,假设一系列外加载荷与测量载荷均值相一致,β为拒绝该假设的风险。
3.18
方差 (s2) variance
测量计量方法的随机波动,数值上等于各测量数据与均值的差的平方和除以测量次数减一(自由度n-1)。
注:应用统计教材中术语“从均值得到的均方差”通常用来表示方差。
4 总论
关于计量装置的国际或各国手册定义了计量技术的不确定度。在一些手册中,“偏差”被定义为“误
差”或“系统误差”,而另一些则提及“最大允许风险”与“容许偏差”同义,作为计量方法中测定随机方差
的方法。
除非“最大允许偏差”或“容许偏差”恰好等于95%或99%的置信区间,否则都不能转化为作为测量
计量过程精密度的最基本手段的方差。尽管如此,作为对贸易双方所面临风险的测量,只有给出精矿湿
重方差的准确值,才能计算得到在95%置信区间和范围条件下其干重和金属含量的精密度。
4.1 水尺测量
装卸前后轮船排水量分布的变化被转化为以水尺表为基础的湿重。对压舱物和诸如燃料、淡水、补
给等消耗品的变化需要进行修正。要将不同装载条件下轮船排水量的差别转化为质量,还需要测量计
算压舱水和船周围水的平均密度。
外部因素如风速和盐度的分层限制了水尺测量的精密度。当船不完全载货时船体变形增加了又一
个不确定度从而可能形成偏差。单货舱水尺测量通常没有满舱测量精确。当船无压舱物且完全满载或
完全空载时水尺测量可以得到最高的精密度。
如果舱底水通过舱底阀排出则水量会发生漂移使得货重不符。这种情况下,卸货时测得的湿重会
明显低于装货时,而干重在装卸前后基本一致。氧化反应通常会少量增加质量,但水尺测量精密度的高
波动性使之可以忽略不计。
通常,评价精密度的变异系数范围从低的0.5%到高的2.5%。通过比较装卸的水尺可以发现最低
的变异系数。如果卸货时的水尺检验员知道了装货单,港口卸货和装货的水尺测量结果就不再具有统
计上的独立性。
装载时水尺测量是以船上官员和代表运输方的水尺检验员,有时还有代表买家的水尺检验员之间
达成一致为基础的。在此情况下,装货时的水尺测量精密度是无法估计的。只有在两个或以上具有资
质的水尺检验员同时但独立地完成水尺测量时,才能准确估算其精密度。
假设货物无水分和机械损失不引起偏差,水尺测量的精密度也可以由已知精密度特性的静态秤测
量货物湿重来估计。由于不同运输条件下货船的形变差异,水尺测量无法像静态计量装置一样具有线
性关系。
附录C提供了一个通过水尺测量计算排水量的例子。
4.2 皮带秤测量
皮带秤是一种将一段较长时期内悬挂的皮带段上的变化载荷累加的连续(动态)的计量装置。皮带
秤测量的精密度和偏差取决于大量因素,而不仅仅是其操作环境。皮带秤的校正可以通过在计量机构
的皮带上上牵引链条在称架上形成静态的重量,或者利用一定质量由静态秤测量过湿重的材料进行。
虽然相对时间较短,但是利用材料试重是动态秤校准最可靠的方法。
一个皮带秤和料斗秤串联整合在皮带输送系统中,可以通过比较湿重对(静态和动态)来进行校正
和估计精密度。以一对皮带秤串联可以有以下优点:货物锲入传送机构和皮带称悬挂机构之间会导致
两次测量结果不一致。确定反常差异后可以进行校正,定期去除皮带秤中的溢出可以减少漂移和偏差
发生的可能性。
在最优条件下以变异系数的形式测得的精密度为0.4%,但在风险条件下变异系数可能超过3.5%。
在常规条件下,可以通过在每次校准前测量和控制测量间隔的方差来获得真实可靠的皮带秤精密度。
频繁的校正可以确保皮带秤得到湿重的无偏估计值。中心极限定理说明动态秤连续称重湿重的精密度
要显著低于用静态秤按批称量。
在通常情况下皮带秤的线性是难以测量的。载荷单元的制造商对反应的线性在4mA~20mA范
围进行测试。尽管如此,测试条件下的线性并不能确保通常情况下的载荷线性。除非线性偏差不会比
诸如皮带张力、硬度、湿料的厚度或风力等影响因素增加更多的不确定度。
4.3 地磅测量
精矿货物的湿重常通过称量汽车、货车在矿、港、炉装卸前后质量来确定。通过诸如地磅等静态秤
称量湿重的精密度能够准确算得。湿重测量对金属含量方差的贡献要显著低于水分和金属成分的测
量。秤梁和支撑结构的悬挂质量仅仅是毛重的一小部分。结果皮重的方差要显著小于毛重,这说明一
单位的净湿重的方差取决于其毛重方差。在每次循环后,地磅自动或手动调零以消除漂移。
检测机构会用一辆或多辆确定质量的货车来校正地磅。每个货车仅给出一个校正点,这样线性偏
差就无法测出。用两辆货车可以得到3个校正点,提供有用但有限的线性信息。对线性的最有效测试
是增加或删减一系列覆盖工作范围的标准质量物。同样有效但是耗费时间的方法是每次在定量基础加
上1t~2t质量的标准质量物,直到测出在其工作范围中增加5t~10t的量。
地磅的精密度参数可以通过卡车或货车来回重复测量来检测和控制。用通常方法测量随机选择的
卡车或货车毛重后移走车辆。按要求调零后,用地磅再次称量车辆。4组或更多数据对的绝对差可以
用来计算单次毛重测量结果的方差。代表地磅载荷毛重精密度的变异系数范围通常在0.1%~0.5%。
精密度还可以通过在地磅上给毛重载荷增加地磅最小测量值5倍~10倍的质量来估计。记录加
或不加测试质量的毛重测量结果,根据6~12个数据点计算得到毛重载荷的方差。这样估计的精密度
低于但不显著低于通过重复测量装载的卡车或货车质量所得到的精密度。
在秤上不加载荷这个过程也可以重复。将一个测试质量放在秤上并记录。然后,除去测试质量,如
果需要则调零。这个过程重复不少于6次,可以计算出近零载荷的方差。
4.4 料斗秤测量
货物湿重可以由单个或平行的一对料斗秤测定。通常料斗秤一次卸货完会自动清零以便消除潮湿
货物沉积造成的随机偏差。否则,每次称量后的皮重必须记录以解决累积质量的变化。
在框架上悬挂1t~2t的标准质量物覆盖其工作范围可以对料斗秤进行校正。另一种可行但耗时
的方法是称一定质量材料同时记录加1t~2t标准质量物或不加的结果。
精密度还可以通过在料斗秤上增加最小测量值5倍~10倍的质量来估计。记录加或不加测试质
量的毛重测量结果,并根据6~12个数据点计算得到单个称量过程的方差。在卸货过程后可以重复这
种检查来确定精密度是否是载荷的函数。由变异系数表示的毛重精密度一般为0.1%~0.25%。
尽管料斗秤悬挂质量在负载条件下对净湿重的方差贡献最大,在空载条件下足以增加每次称量过
程中净湿重的方差。
4.5 吊勾秤测量
散货湿重可以利用吊勾秤进行称量。这个计量装置在每次卸货后也要手工或自动调零。抓斗里的
湿重通常与其悬挂质量和支撑结构是同一数量级,所以皮重和毛重都会影响每次测量的净湿重方差。
维持吊勾秤处于一种合适的校正状态仅需要装载一个标准质量物。吊勾秤精密度可以通过给抓斗
增加最小测量值5倍~10倍的质量来估计。记录加和不加测量质量的毛重测量结果,并根据6~12个
数据点计算单次称量过程的方差。不完全装满的抓斗是可以估计精密度的。尽管如此,只有在装载最
底层货物时才会遇到部分装载的情况,所以不用在意部分装载的精密度和吊勾秤的线性。
代表吊勾秤毛重精密度的变异系数一般为0.15%~0.4%。一抓斗货净湿重的方差等于毛重和皮
重方差的总和。
4.6 台秤测量
精矿的湿重可以货包或其他容器形式在台秤上称量,或者在矿、交货地用台秤称量装卸前后质量。
台秤通常用来称量贵重的精矿,所以良好的校正状态极为重要。
秤梁的悬挂质量和支撑结构仅仅是毛重的一小部分,所以皮重的方差显著低于毛重的方差。容器
净湿重的方差等于毛重高方差和皮重低方差的和,说明货物湿重的方差主要取决于容器的毛重。除非
毛重和校准台秤所需标准质量差距较大,否则不需要考虑这种计量装置的线性。
精密度可以通过在台秤上增加最小测量质量5倍~10倍的质量来估计。记录加和不加测量质量
的毛重测量结果,并根据6~12个数据点计算单次称量过程的方差。由变异系数表示的毛重精密度一
般为0.05%~0.2%。净湿重的方差等于毛重和皮重方差的和。
5 标准质量物
通过国家千克原器与准确的量值传递保证标准质量物对质量国际单位的溯源性是非常重要的。为
保证标准质量物的完整性,应该将其存放在洁净干燥的环境中,最好是在平台或托板上,有效覆盖以避
免腐蚀和积灰,并且小心取放避免机械损伤。
根据可追溯质量与水尺测量或皮带秤测量如何比较,或者标准质量物如何与静态计量装置测试结
果比较可以将校准方法分为四类:
---采用单一合适的标准质量物;
---采用一套覆盖工作范围的标准质量物;
---采用一车,最好是两货车的标准质量物;
---采用的质量可追溯至具有良好校准状态的静态秤。
地磅(包括运动和耦合运动计量装置)可以由液压计量器校准。采用液压计量器进行校准与以上方
法相比是一种完全不同的技术。
6 操作方法
6.1 概述
计量装置或方法的精密度和偏差可以作为时间函数来估计和控制。静态和动态秤校准数据不但产
生偏差信息还有可靠的计量精密度估计。校准需要比用测试质量做简化精密度检测更多时间,因此可
以规律地间隔估计精密度,并根据参考表对精密度进行控制。精密度的突变可能是机械或电子故障引
起,需要根据制造商的说明书来进行符合性测试。
测试偏差、估计精密度和线性测试以应用统计,尤其是T检验,F检验(方差分析)以及回归分析为基础。
附录B给出了计算相关参数的试验和方程。
6.2 水尺测量
水尺测量的精密度和偏差可以通过比较装卸货时的湿重,由装卸港水尺测量的湿重和临近装卸货
港的处于良好校正状态的静态称量装置来估计和监控。在完成水尺测量前,不应该向卸货港水尺测量
员出示依据装货港水尺测量数据的船上提单。否则,装货和卸货的水尺测量精密度的估计就不准确。
6.2.1 装卸货时的水尺测量
附录A的表A.1是一个装卸货时的水尺测量例子。表A.1列出了10对装货和卸货水尺测量的湿
重数据。每个货物都是装入单独的船舱,这样水尺测量结果就可以代表未满载的船。表1列出了这套
数据的统计参数。
表1 水尺测量的精密度和偏差
参数 符号 数值
装货均值 Mean-load/t x(L) 4111.2
卸货均值 Mean-discharge/t x(D) 4106.9
均值差 Meandifference/t Δx -4.3
均值差 Meandifference/% Δx -0.1
T-检验Student’st-value t 0.361
偏差检测限BiasDetectionLimits
仅Ⅰ类风险TypeⅠriskonly/% BDL(Ⅰ) ±0.7
Ⅰ类与Ⅱ类风险TypeⅠ &Ⅱrisks/% BDL(Ⅰ&Ⅱ) ±1.2
方差1410.92t2 是装货和卸货时水尺测量精密度最基本的衡量方法,而变异系数0.91%是衡量精
密度更加直观的方法。问题是水尺测量精密度的估计是否准确,并且装货卸货时水尺测量是否具有独
立性。
如果卸货港口的水尺测量员提前知道了提单数,卸货后的水尺测量就不再具有数据的独立性,从而
0.91%变异系数就不再是装货和卸货水尺测量之间精密度的准确估计了。所以,提单应该在卸货水尺
测量完成前保密来确保卸货港的湿重测量值是未知真实质量的准确估计结果。
如果装货和卸货时的水尺测量精密度一致,那么单次水尺测量的方差是:
1410.92
2 =705.46t
标准差:
705.46=26.56t
变异系数:
26.56×100
[(4111.2+4106.9)/2]=0.65%
4111.2t和4106.9t的均值用来计算变异系数。在此,均值统计上是一致的,但统计上不一致的
均值间的均值仍然可以用来计算变异系数。但这不是最可靠的精密度估计数据。
计量中存在如此众多的变化因素,装货卸货时水尺测量几乎不可能达到精密度一致。6.2.2的实例
显示1410.92t2 的方差不能准确估计装货和卸货时水尺测量的精密度。
均值差4.3t计算所得的t值0.361没有超过列表的t0.95:9=2.262说明装货时的4111.2t和卸货时
的4106.9t在统计特性上一致。因此,每次水尺测量看上去都是对目标船只未知真实湿重进行......
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