砝碼計量標準技術報告

      F1等級毫克組、克組砝碼標準裝置

一、建立計量標準的目的

為保證我州質量量值的準確可靠，滿足我州廠礦企事業(yè)單位的量值傳遞工作的需要，特建立此標準。

我州現有三等砝碼20余盒，1-10級天平500多臺，我所經過省院技術培訓的檢定員2人。并且已進行天平檢定工作20多年，主要量傳對象為醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測及廠礦單位，檢定環(huán)境條件完滿足規(guī)程要求。

二、計量標準的工作原理及其組成

 二等砝碼的檢定采用同名義值有一等標準砝碼組在相應精度的天平上采取替代或連續(xù)替代法等精密衡量法，以消除天平不等臂所引起的系統(tǒng)誤差，此方法符合JJG99-2006砝碼檢定規(guī)程的技術要求。

其原理如下：將被衡量的物體Q放在某盤上，另一盤放上平衡重物T，使之與物體平衡，設天平橫梁兩臂廠分別為a、b。則Qb=Ta 即Q=Ta/b然后不動平衡物，只把物體從秤盤上取下，并在該盤放上砝碼P使之平衡 Q=P在衡量結果中，不再含有橫梁臂長的因素。

三、計量標準器及主要配套設備

名  稱

型 號

測量范圍

不確定度或

準確度等或

zui大允許誤差

制造廠及

出廠編號

檢定或

校準機構

檢定周期或復校間隔

砝碼

1mg～200g

二等

上海實潤實業(yè)有限公司/141

省院

1年

砝碼

1mg～200g

F1等級

上海實潤實業(yè)有限公司/069

省院

1年

四、計量標準的主要技術指標

裝置精度等級：F1等級
測量范圍：1mg-200g

 五、環(huán)境條件 

序號

項 目

要  求

實際情況

結  論

1

溫度

（18～23）℃

（19.2-21.6）℃

符合要求

2

相對濕度

＜70%RH

（10~78）%

符合要求

3

室內環(huán)境

不得受振動氣流及其它強磁場的影響

無

符合要求

六、計量標準的量值溯源和傳遞框圖

計量標準測量重復性考核

選一個50g三等被檢砝碼在裝置正常工作的條件下，等精度重復測量10次，記錄結果如下：

  測量值 

  (mg)

測量次數

2011年3月

  1

1.90

  2

1.90

  3

1.89

  4

1.78

  5

1.80

  6

1.77

  7

1.88

  8

1.82

  9

1.82

  10

1.86

  平均值X

1.84

0.05

八、計量標準的穩(wěn)定性考核

對F1等級毫克組、克組砝碼的穩(wěn)定性考核，由湖南省計量檢測研究院的證書可知：

該標準裝置長期穩(wěn)定性符合F1要求

九、檢定或校準結果的測量不確定度評定

采用直接比較法或組合比較法，通過相應精度的標準天平替代接收標準砝碼與被檢砝碼的質量信息，輸出標準砝碼與被檢砝碼的質量量值，然后進行比較，環(huán)境條件：相對濕度不大于70%，溫度波動每4小時不大于1 ?。

 根據規(guī)程提供的計算公式，被檢砝碼的折算質量值為

  mA=mB*+（VA－VB）（ k－ 1..2）  （1）

  設m =（VA－VB）（ k－ 1..2）,

mr=

︱LBr－LB︱=L1,  LA－LB=L2,

則mr=（mr／Ll）／L2 

得Ma=mB+m mr mw  （2） 

3、方差與靈敏系數

根據（2）式，可由  uc2=【 f／ xi】2 u2（xi）  （3）

 以200g為例：

 得 u2（mA）=C2（mB）u2（mB）+C2（m ）u2+（m ）+ C2（mr）u2

（mr）+C2（mw）u2（mw）  （4）

 u2（mA）=u2（mB）+u2（m ）+（L2／L1）2u2（mr）+（－mr L1）2u2（L1）

+（mr／L1）2u2（mr）+u2（mw）

靈敏系數  （5）

C（mB）= f／ （mB）=1,  C（m ）= f／ （m ）=1

C（mr）= f／ （mr）= L2／L1,

C（L1）= f／ L1= 【－（mr L1）／L12】

  C（L2）= f／ L2= （mr L1）

C（mw）= f／ （mw）= 1

被測量（輸出量）：二等200g砝碼，規(guī)程給出該砝碼質量允差 1.5mg，質量擴展不確定度為0.6 mg。

標準量（輸入量）：一等200g砝碼，該砝碼質量允差 0.5mg ，質量擴展不確定度為0.2mg，為了方便，假設其折算質量修正值為零。

衡量儀器:采用三級天平,zui大秤量200g,名義分度值0.1mg,測分度值的標準小砝碼為二等2mg,修正值為0.01mg,質量擴展不確定度0.02mg。

檢定數據:

檢定員1:  L2=LA-LB=3.2(分度),L1=LBr-LB=4.0(分度),mr =2.01mg

檢定員2:  L2=LA-LB=3.0(分度),L1=LBr-LB=4.2(分度),mr=2.01mg

以檢定員1的數據進行分析。

4、標準不確定度一覽表

標準不確定度分量

u（xi）

不確定度來源

標準不確定值

u（xi）

靈敏系數

不確定度貢獻

u（mB）

標準砝碼引入

0.067

1

0.067

u（m）

空氣浮力引入

0.02

1

0.02

u（mr）

砝碼替代秤量引入

0.27

1

0.27

u（mw）

標準量與被檢量比較時添加標準小砝碼引入

0.0067

1

0.0067

5、標準不確定度分量。

5.1標準砝碼引入的標準不確定度分量u（mB）

一等200g砝碼質量擴展不確定度為0.2mg，正態(tài)分布，置信概率99.73%，包含因子K=3，

  u（mB）=0.2 1/3=0.067mg

5.2空氣浮力引入的標準不確定度分量u（m ）

  m =（VA－VB）（ K－ 1..2）

u2（mP=C2（VA）u2（VA）+ C2（VB）u2 VB+ C2（ K）u2（ K）

估算本實驗室由空氣浮力引入的zui大誤差。

查的制造二等克組砝碼材料為奧氏體不銹鋼，材料密度為7.85g/cm3，各等砝碼及3、4級砝碼也可用銅合金，材料密度為8.4g/cm3，取偏離量7.85 8.4 g/cm3來分析。砝碼質量mA與m 分別取zui大值與zui小值

mA=200.002g，m =199.998g  

本所恒溫室一年內平均空氣密在（ 1.2  ）g/cm3范圍內，由空氣浮力引入的zui大誤差為 

?m =（200.002/7.85－199.998/8.4）0.02=0.033mg

由空氣浮力引入的不確定度通過空氣浮力引入的zui大誤差評定均勻分布，標準不確定度分量為

u（m ）=?m ／／㎎

5.3標準量與被檢量比較過程中天平示值變動性，測定分度值的讀數誤差以及測分度值時采用的標準小砝碼引入的標準不確定度分量u（my）

由  my=（mr/L1） L2

得u2（my）=（L2/ L1）2 u2（mr）+（－mr L2/ L12）2 u2( L1)+（mr/ L1）2

u2（L2）  （8）

式中：mr 測分度值的標準小砝碼的折算質量值，  mr=2.01 mg

u（mr） 測分度值的標準小砝碼的標準不確定度，查得，二等2 mg砝碼質量擴展不確

定度為0.02mg正態(tài)分布,置信概率99.73%,包含因子

k=3,  u(mr)=0.02㎎∕3=0.0067㎎;

  L1 測天平分度值時，加2mg砝碼天平平衡位置改變量，L1=4分度。

L2 被檢砝碼與標準砝碼相差的分度數，L2=3.2分度；

u（L1） 測天平分度值時引入的不確定度分量；

u（L2） 標準量與被檢量相比較時引入的不確定量分量；

u（L1）.（L 2） 均由天平示值變動性引入的，天平規(guī)程規(guī)定天平示值變動性允許誤差為1分度,均勻分布，2人各檢一次則

u（L1）=u （L 2）=1分度/（） =0.41分度。

u2（my）=（3.2/4）20.0672+（－2.01 3.2/42）2（0.41）2+(2.01／4)2（0.41）2

=0.004288+0.1616 0.168+0.253 0.168

=0.004288+0.027+0.043=0.074

u2（my）=0.27mg

5.4標準量與被檢量比較時添加標準小砝碼引入的標準不確定度分量u（mw）

mw為二等2 mg砝碼，其質量擴展不確定度為0.02mg，正態(tài)分布，

置信概率為99.73%，包含因子K=3.

u（mw）=0.02mg/3=0.0067 mg

6合成標準不確定度

經前面分析，不確定度分量彼此獨立，且都已折算成標準不確定度，其合成標準不確定度為

uC2（mA）= u2(mB）+u2（m ）+ u2（my）+ u2（mw）

  =0.0672+0.022+0.272+0.00672

  =0.08 mg

uC（mA）=0.28 mg

7擴展不確定度  U=K u C（y）  取K=3

  U（ mA ）=3 0.28=0.84 mg

8報告

二等200g砝碼檢定如下：

檢定員1：測得被檢砝碼修正值為+1.6 mg

檢定員2：測得被檢砝碼修正值為+1.4 mg

被檢砝碼的zui終結果取兩人檢定結果的算術平均值1.5 mg

mA=200.00015g  U=0.84 mg  K=3

結論：該砝碼測量結果擴展不確定度符合JJG99 2006《砝碼檢定規(guī)程》對二等砝碼的要求。

十、檢定或校準結果的驗證

由湖南省計量檢測研究院的證書可知該F1等級毫克組、克組砝碼的測量不確定度均小于上述理論值，從而不確定度得到驗證。

十一、結論

1、該標準裝置滿足檢定0.1mg 200gⅠ3級及以下級別機械天平要求。

2、該標準裝置滿足檢定1g 200gM1等級及以下等級砝碼要求。

3、該標準裝置滿足檢定0.1mg 200gⅠ ～Ⅳ電子天平要求。

十二、附加說明

該標準裝置開展檢定的技術依據為：

JJG98-2006 機械天平檢定規(guī)程
JJG99-2006砝碼檢定規(guī)程
JJG1036-2008 電子天平檢定規(guī)程

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