M2等級砝碼測量結(jié)果的不確定度評定

黃秀英（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，福建 福州 350002）

M2等級砝碼測量結(jié)果的不確定度評定

黃秀英
（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，福建 福州 350002）

摘 要：本文根據(jù)JJG99-2006＜＜砝碼檢定規(guī)程＞＞，分析各種測量不確定度的來源，通過輸測量過程的引起不確定度、標(biāo)準(zhǔn)砝碼引起的不確定度、天平顯示分辨力引起的不確定度的評定，空氣浮力引起的不確定度、磁性引入的不確定度、計算出砝碼在各稱量點的不確定度評估值。

關(guān)鍵詞：電子天平；標(biāo)準(zhǔn)砝碼；不確定度；測量結(jié)果；標(biāo)準(zhǔn)不確定度；擴展不確定度

1前言

在一些測量測試儀器設(shè)備中，砝碼的準(zhǔn)確度直接影響該儀器的測試結(jié)果，如各種衡器稱重及校準(zhǔn)、彎曲試驗機校準(zhǔn)、耐壓試驗臺校準(zhǔn)、活塞壓力計校準(zhǔn)等等，這些砝碼量值的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到被測對象準(zhǔn)確性，并進而影響產(chǎn)品質(zhì)量檢測結(jié)果。為了保證這些砝碼量值傳遞的一致性、溯源性和準(zhǔn)確性，本院建立了M2 等級砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置。在建標(biāo)過程中，為了考核標(biāo)準(zhǔn)裝置的性能，驗證標(biāo)準(zhǔn)裝置能否達到JJG99-2006 《砝碼檢定規(guī)程》的要求，依據(jù)GJB3756-99 《測量不確定度表示及評定》開展了標(biāo)準(zhǔn)裝置測量不確定的評定。

2 概述

2.1 測量依據(jù)

JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》 、JJG1036-2008《電子天平檢定規(guī)程》。

2.2 環(huán)境條件

溫度為20℃±5℃，且溫度每4h變化不大于2℃，相對濕度不大于70%。且濕度每4h變化不大于15%。

2.3 測量標(biāo)準(zhǔn)

F1級砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置包括毫克組、克組和千克組砝碼，量程分別為1～500mg， 1～200g和1～10kg；三臺配套電子天平，型號規(guī)格分別為BS224S/220g/0.1mg，BSA332S/320/1mg、JJ3000B/3kg/10mg、KD-TAC-15/15kg/0.2g，用于開展10g～10kg專用砝碼和M2及以下等級砝碼校準(zhǔn)。

2.4 被測對象M2等級砝碼

選取50g，300g，3kg，10kg共4個測量點進行測量不確定度的評定。M2等級被檢砝碼的材料為鑄鐵，其密度設(shè)為7100kg/m3。標(biāo)準(zhǔn)砝碼為F1等級砝碼，折算質(zhì)量標(biāo)稱值分別為50g，300g，3kg，10kg，F(xiàn)1等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼的材料為不銹鋼，其密度設(shè)為7950kg/m3。

2.5 測量方法

采用單次替代法，采用ABA 循環(huán)使用電子天平， 將標(biāo)準(zhǔn)砝碼（F1等級砝碼） 直接一對一測量同標(biāo)稱質(zhì)量M2等級砝碼，可得到標(biāo)準(zhǔn)砝碼，與被測砝碼之間差值，將其差值加上F1等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼的折算質(zhì)量值作為被測M2等級砝碼的測量結(jié)果

表1

表2

表3

表4標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

表5

表6

3 所考慮的測量不確定度來源

測量不確定度評定的數(shù)學(xué)模型與確定的主要分量：

數(shù)學(xué)模型：mB=mA±△m。

式中：

mA——標(biāo)準(zhǔn)砝碼的折算質(zhì)量；

mB——被測砝碼的折算質(zhì)量；

△m——被測砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的平衡位置的差值。

4 測量結(jié)果的不確定度評定

測量過程的標(biāo)準(zhǔn)不確定度可以通過連續(xù)測量得到測量列，采用A類方法進行評定。

取50g，300g，3kg，10kg，共4個標(biāo)準(zhǔn)砝碼，在相同條件下分別用相對應(yīng)的電子天平重復(fù)稱量10次，得到測量列：

50g：0.1mg，0.2mg，0.1mg，0.2mg，0.1mg，0.2mg，0.2mg，0.1mg，0.1mg，0.2mg；

300g：0.001g，0.002g0.001g， 0.002g，0.001g，0.002g，0.002g，0.001g，0.002g，0.001g。

3kg：0.01g，0.01g，0.02g，0.02g，0.01g，0.02g，0.02g，0.01g，0.02g，0.01g。

10kg：0.0g，0.2g，0.0g，0.2g，0.2g，0.0g，0.2g，0.2g，0.0g，0.0g。

4.2 標(biāo)準(zhǔn)砝碼引起的不確定度u （mcr）的評定

根據(jù)規(guī)程規(guī)定，砝碼相鄰兩個周期檢定結(jié)果之差不得超過該砝碼最大允許誤差的1/3，以均勻分布來估計這個分量。

uinst（mcr）=MPE/（3×） 結(jié)果見表2。

4.3 天平顯示分辨力引起的不確定度ud

檢定過程直接使用相應(yīng)的電子天平進行測量，由天平顯示分辨力引起的不確定度ud則采用B類方法進行評定，按均勻分布，包含因子k取。

結(jié)果見表3。

4.4 空氣浮力引起的不確定度ub

根據(jù)規(guī)程中的技術(shù)要求，M2級被測砝碼在20%的空氣中平衡，無需進行空氣浮力的平衡，可忽略不計。

4.5 磁性引入的不確定度uma

被測砝碼滿足規(guī)程中的技術(shù)要求，因此磁性引起的不確定度可忽略不計。

5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定uc（mct）

5.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表

標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表見表4。

5.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算

輸入量彼此獨立不相關(guān)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按下式得到：

結(jié)果見表5。

6 擴展不確定度U（mct）的評定

結(jié)果見表6。

參考文獻

[1] JJG99-2006，砝碼檢定規(guī)程[S].

[2]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局計量司.測量不確定評定與表示指南[M].北京：中國計量出版社，2000.

[3] JJG 1036-2008，國家計量檢定規(guī)程[S].

中圖分類號：TH715

文獻標(biāo)識碼：A