檢定砝碼時(shí)機(jī)械式衡量?jī)x器的選擇

【摘 要】 本文對(duì)砝碼量值傳遞時(shí)如何選擇機(jī)械式衡量?jī)x器進(jìn)行舉例分析，以確保檢定實(shí)驗(yàn)室能夠科學(xué)合理、完整齊全配置機(jī)械式衡量?jī)x器，保證砝碼量值傳遞的準(zhǔn)確可靠。

【關(guān)鍵詞】 砝碼 機(jī)械式衡量?jī)x器

按照J(rèn)JG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》的規(guī)定，在對(duì)砝碼進(jìn)行量值傳遞時(shí)，衡量?jī)x器的計(jì)量特性在進(jìn)行測(cè)量之前要已知。如果被檢砝碼進(jìn)行空氣浮力修正，則衡量?jī)x器合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（即重復(fù)性、靈敏度、分辨力、偏載等的合成）應(yīng)不超過被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差絕對(duì)值的六分之一；如果被檢砝碼不進(jìn)行空氣浮力修正，則衡量?jī)x器合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量最大允許誤差絕對(duì)值的九分之一。我們?cè)谌粘Ａ恐祩鬟f工作中，針對(duì)不同準(zhǔn)確度等級(jí)和量程的砝碼，如何配置衡量?jī)x器才能科學(xué)合理，完整齊全，并能滿足計(jì)量檢定規(guī)程的要求，就顯的非常重要。

下面是檢定200g～1mg、F2等級(jí)砝碼時(shí)，對(duì)機(jī)械式衡量?jī)x器選擇的分析。

1 分度值0.1mg機(jī)械衡量?jī)x合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

1.1機(jī)械衡量?jī)x器重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度[uΔp]

按照J(rèn)JG98-2006《機(jī)械天平檢定規(guī)程》要求，機(jī)械天平重復(fù)性[Δp]最大為1個(gè)分度值。則有：[uΔp=e3]=0.0578mg

1.2衡量?jī)x器靈敏度引起的不確定度

如果衡量?jī)x器在檢定時(shí)采用靈敏度砝碼[ms]，標(biāo)準(zhǔn)不確定度[u（ms）]，則由于靈敏度引起的不確定度貢獻(xiàn)為：

[us2][=（Δmc）（u2（ms）ms2+u2（ΔIs2）ΔIs2）]

其中：[ΔIs]為由于靈敏度砝碼引起的衡量?jī)x器指示值的改變；[u（ΔIs）]為[ΔIs]不確定度；[Δmc]為被檢砝碼和標(biāo)準(zhǔn)砝碼之間的平均質(zhì)量差。

以200g砝碼為例，檢砝碼和標(biāo)準(zhǔn)砝碼之間的平均質(zhì)量差的最大值[Δmc]為：

[Δmc]=4mg

[us2][=42×（0.025/3）2102+（0.2/3）2ΔIs2]=5.47×10-5mg

1.3由于衡量?jī)x器的顯示分辨力引起的不確定度

對(duì)于標(biāo)尺分度值d=e的模擬式衡量?jī)x器，由于分辨力引起的不確定度是[ud=（d/53）×2]。

因子[2]來自兩個(gè)讀數(shù)，一個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)砝碼的讀數(shù)，一個(gè)是被檢砝碼的讀數(shù)。

[ud=（0.1/53）×2]=0.0164mg

1.4由于偏載引起的不確定度

如果這項(xiàng)分量已知，這需要對(duì)它進(jìn)行評(píng)估，并且如果有必要，要把此分量加入到不確定度的評(píng)估中。

（1）對(duì)于偏載引起的不確定度的可接受的方案

[uE][=d1d2×D2×3]

其中：[D]為天平按照相應(yīng)的檢定規(guī)程進(jìn)行偏載測(cè)量時(shí)最大值和最小值之間的差，[d1]為估計(jì)的稱盤中心到砝碼中心的距離，[d2]為稱盤中心到一個(gè)角的距離。在大部分情況下，不確定度分量[uE]通常被檢定過程中的不確定度[uW]所覆蓋，可以忽略。

（2）在使用砝碼自動(dòng)交換裝置的衡量?jī)x器時(shí)，在位置交換時(shí)，兩個(gè)砝碼的顯示差值[ΔI]可以是不同的：[ΔI1≠ΔI2]。這有可能被作為偏載誤差，并且相應(yīng)的不確定度的評(píng)估用公式進(jìn)行計(jì)算。如果在當(dāng)前的交換測(cè)量中采用相同標(biāo)稱值的砝碼，得到這個(gè)差值，則可接受這部分的不確定度的分量。如果在檢定過程中采用交換裝置，兩個(gè)顯示差值的平均值可以作為測(cè)量結(jié)果，并且[uE]可忽略。

[uE][=ΔI1-ΔI22]

1.5磁性引起的不確定度，[uma]

如果砝碼帶有很高的磁化率和/或被磁化，則在砝碼和稱盤之間放上一個(gè)無磁的盤可減少它們之間的磁性作用。如果砝碼滿足本規(guī)程的要求，磁性引起的不確定度[uma]可假設(shè)為零。

1.6衡量?jī)x器的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，[uba]

由以上誤差分析可知，衡量?jī)x器的誤差主要是由重復(fù)性和分辨力組成，因此

分度值為0.1mg衡量?jī)x器的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下：

[uba=uΔd2+us2+ud2+uE2+uma2=0.05782+（5.7×10-5）2+0.01642]=0.061mg

2 分度值0.01mg機(jī)械衡量?jī)x合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

按上述方法計(jì)算可得分度值為0.01mg機(jī)械衡量?jī)x器合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為[uba]=0.0061mg。

檢定200g～1mg、F2等級(jí)砝碼對(duì)機(jī)械式衡量?jī)x器選擇見表1。

由表1可以看出，在檢定F2等級(jí)量程為200g～1mg砝碼時(shí)，被測(cè)砝碼的標(biāo)稱質(zhì)量>1g時(shí)，可采用分度值為0.1mg的機(jī)械衡量?jī)x器作為比較儀，當(dāng)被測(cè)砝碼的標(biāo)稱質(zhì)量≤1g時(shí)不能用分度值為0.1mg的機(jī)械天平作為衡量?jī)x器，可采用分度值0.01mg機(jī)械衡量?jī)x器作為比較儀。