砝碼磁化率量值比對及不確定度分析

摘 要：砝碼是測量物體質(zhì)量的一項實用工具，其主要特點就是物理特性和計量特性。通過砝碼可以準確的得出物體的質(zhì)量以及其它方面的數(shù)據(jù)。但在測量的過程中，如果砝碼磁化率量值不準確，將會對測量結(jié)果造成巨大誤差。為了解決相關(guān)的誤差問題，提高測量數(shù)據(jù)的精準度，在制造砝碼的過程中，通常會對砝碼磁化率量值進行比對，以及對其不確定度進行分析，精準砝碼的磁化量，進而精準砝碼的測量結(jié)果，精準其實用效能。所以，本文將會對砝碼磁化率比對和不確定度進行詳細的介紹分析，給相關(guān)調(diào)查人員提供一點參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：砝碼磁化率 量值比對 不確定度 分析研究

在我國，測量物體枝量的主要使用工具就是砝碼，通過砝碼可以較為準確的得出物體實際情況，給相關(guān)單位提供使用的材料依據(jù)。所以，砝碼磁化率量值對砝碼的使用有一定的幫助，可以有效地精確砝碼測量的誤差，避免出現(xiàn)其他失誤。同時，對此砝碼進行不確定度分析可以有效的得出影響砝碼磁化率量值的因素，幫助解決砝碼誤差問題等施工情況，提高相關(guān)單位測量的效率，精確砝碼的使用效能。因此，下面本文將對砝碼磁化率量值比對及不確定度分析進行探測研究。

一、砝碼磁化率量值比對

現(xiàn)今，我國砝碼磁化率測量的機構(gòu)已經(jīng)有20多家省級測量機構(gòu)，同時也掌握了大量的磁化率量值比對方法。但隨著時代的發(fā)展，這些方法需要不斷的改進，不斷創(chuàng)新，而且有的施工人員技術(shù)不到位，對磁化率量值比對的工作掌握不到位。所以，對于這些機構(gòu)來說，要想提高相關(guān)工作質(zhì)量，相關(guān)單位工作人員應(yīng)該大量認識磁性測量裝置以及磁性測量方法、測量結(jié)果不確定度的分析，下面本文將提出具體觀點。

1.參比實驗室。中國計量科學(xué)研究院為本次比對的主導(dǎo)實驗室。該實驗室保存著我國的質(zhì)量基準，即：1kg 質(zhì)量基準砝碼，并多次代表我國參加了自 1996 年起CIPM 多次組織質(zhì)量基準砝碼和倍量、分量砝碼的國際關(guān)鍵性比對，比對結(jié)果令人滿意，表明中國計量科學(xué)研究院有能力承擔(dān)此次比對的主導(dǎo)實驗室工作。鑒于擁有砝碼磁性測量裝置的實驗室才能夠參加比對工作，共有 18 個參比實驗室。我所力學(xué)實驗室是參比實驗室之一。

2.比對需求。比對測量方法依據(jù) JJG 99- 2006 《砝碼》規(guī)定規(guī)程，不確定度評定依據(jù) JJF1059- 1999《測量不確定度評定與表示》。比對所用測量設(shè)備砝碼磁性測量設(shè)備采用梅特勒公司生產(chǎn)的 MX型磁化率計。比對環(huán)境條件溫度 20℃±0.5℃，相對濕度 55%±10%。

3.比對過程。在比對過程中需要注意：砝碼磁性測量裝置；測量程序；計算公式；砝碼磁化率測量結(jié)果及測量不確定度評定；合成標準不確定度的評定；擴展不確定度的評定。在這些過程中，相關(guān)研究人員要采取較為科學(xué)、合理的比對方法，構(gòu)建相對精準的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用相對科學(xué)的計算公式對砝碼磁化率進比對。同時，在比對完成后，要根據(jù)相關(guān)實驗結(jié)果進行最后的比對結(jié)果評估。主要采取En 值的評估方法，該項方法精準度較高，通過對比此值能準確的確定砝碼磁化率的具體范圍，保證比對結(jié)果評估準確、合理，滿足要求。

二、不確定度分析

1.磁化設(shè)備。當(dāng)前，測量磁化率量值主要就是依靠設(shè)備檢測，磁化設(shè)備的質(zhì)量直接影響著磁化率量之測量的結(jié)果。基于此，相關(guān)單位就要注意采取先進設(shè)備并引進先進的測量方法，通過此提高測量的準確性，降低測量的誤差。現(xiàn)金我國使用的主要磁化設(shè)備就是分度值為 1ug，測量范圍 5g 左右的電子天平，但在測量過程中，沒有定好相關(guān)準確的測量依據(jù)，無法得出精準的結(jié)果，針對此，就要檢測電子天平等相關(guān)磁化設(shè)備，檢測質(zhì)量及檢測分度是否合格，從而確保磁化率量值的不確定度，降低相關(guān)檢測誤差。因此，通過精確相關(guān)磁化設(shè)備，可以降低相關(guān)測量難度，提高磁化率結(jié)果的科學(xué)性。同時，磁化率量值比對還與永久磁鐵磁矩、磁場梯度、砝碼幾何尺寸、磁化率計計算軟件等有關(guān)。需要對這些設(shè)備也進行掌握，提成款測量水平，精確測量結(jié)果。

2.測量過程。目前，很多磁化率量值是在測量過程中進行比對的。在測量過程中，測量數(shù)據(jù)時要對砝碼的電力預(yù)熱，保證砝碼在足夠的時間內(nèi)受到熱力，以便測量砝碼磁化率量值比對數(shù)據(jù)準確。同時讓用電子天平來進行測量，保證能夠在數(shù)據(jù)穩(wěn)定時進行。否則一旦沒有做到這些要求，砝碼磁化率量值的誤差就較大，無法為相關(guān)單位提供精確的測量數(shù)據(jù)，影響后期的施工項目，影響經(jīng)濟效益。同時，在測量過程中，要注意采取正確地計算公式，構(gòu)建準確的數(shù)學(xué)模型，避免因測量方法不準確而造成的較大示值誤差。同時，在對砝碼磁化率量值比對時，比對的計數(shù)公式過多，需要處理的數(shù)據(jù)量非常多，在這個時候就可以采用excel編程輔助計算，這樣既能保證快速的計算，又能精準計算結(jié)果，避免造成誤差和其他方面的因素影響，提高砝碼磁化率量值比對的效率，以及不確定度分析的質(zhì)量。

3.分析不確定度。在對砝碼測量過程中，最重要的一環(huán)就是分析磁化率測量的不確定度。在測量磁化率量值的不確定度時，要注意不能遺漏任何測量數(shù)據(jù)，科學(xué)合理的分析。同時，在相關(guān)所有不確定度分量確定數(shù)值時，要合理取值，采取取大不取小的戰(zhàn)略，不然，在一定程度上可能造成測量不確定度 U太小，可能導(dǎo)致 En>1同時，磁化率計的永久磁鐵中心到被測砝碼底部的垂直距離與砝碼磁化率測量結(jié)果基本無關(guān)。距離增大時，磁化率測量值略微變小。在測量 E1等級砝碼時，磁場強度不得超過 2000A/m；測量 E2等級砝碼時，磁場強度不得超過 800A/m；測量其它等級砝碼時，磁場強度不得超過 200A/m。在砝碼磁化率太小，對于磁化率計產(chǎn)生的信號太弱時，可減小距離來增強磁場強度。所以，分析不確定度時，就要注意以上事項，通過把握細節(jié)，從細節(jié)方面入手來提高相關(guān)檢測的合理性、科學(xué)性，提高磁化率良知的準確性，降低檢測的誤差，促進測量磁化率量值事業(yè)的發(fā)展。

三、結(jié)語

通過以上分析可知，砝碼磁化率量值比對以及不確定度分析是具有非常重要的意義的。隨著砝碼使用率的不斷增加，相關(guān)單位就應(yīng)該精確砝碼磁化率，精確測量效果，減少因砝碼磁化率量值比對和不確定度分析不準確而造成的誤差。同時，也要采取合理的測量方法和量值比對方法，科學(xué)合理的對砝碼磁化率進行量值比對，也要對砝碼的不確定度進行一定范圍內(nèi)的控制，減少其造成的誤差因素。通過控制這些方面來提高砝碼的使用效能，精準其測量結(jié)果。

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作者簡介：趙宏偉（1971—）男，吉林省吉林市人，本科學(xué)歷，工程師。研究方向：計量工程。