介紹砝碼,砝碼,鑄鐵砝碼檢定時(shí)有那些不確定因素

上海眾淵砝碼廠2018.12.21

介紹砝碼,砝碼,鑄鐵砝碼檢定時(shí)有那些不確定因素

一、檢定設(shè)備及方法 1、檢定設(shè)備 檢定設(shè)備采用我站 500kg/1000kg兩檔 4級(jí)天平，該天平的主要技術(shù)指標(biāo)在 500kg檔時(shí)為： 大秤量：500kg；分度值e≤0.5g。
2、檢定方法 根據(jù)JJG99-2006《砝碼》檢定規(guī)程，對F2等級(jí)砝碼檢定室有如下基本要求是：檢定室不允許有 容易察覺的振動(dòng)和氣流，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離振源和磁源，檢定室內(nèi)的天平和砝碼應(yīng)避免陽光直接照射。檢 定室溫度波動(dòng)每 4 小時(shí)不得大于 3.5℃，室內(nèi)空氣的相對濕度應(yīng)在 30%～70%，每 4 小時(shí)大變化 15%， 砝碼的溫度應(yīng)與室溫相一致，存放時(shí)間不得少于 4 小時(shí)等。 檢定過程采用替代稱量法，測量循環(huán)為ABA，循環(huán)次數(shù)為一次，具體操作過程為：先在 500kg/1000kg兩檔 4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)天平左盤加 25 塊 20kgF1等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼，右盤為平衡砝碼，讀取平衡位 置，卸下標(biāo)準(zhǔn)砝碼，然后在天平左盤加上一塊 500kgF2等級(jí)被檢砝碼，讀取其平衡位置，將測分度 值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼放入左盤內(nèi)，讀取平衡位置，取下標(biāo)準(zhǔn)砝碼和標(biāo)準(zhǔn)小砝碼。由一人檢定一次。 二、數(shù)學(xué)模型的建立 選擇檢定 500kgF2等級(jí)砝碼的質(zhì)量測量為評(píng)定對象，即評(píng)定被測砝碼折算質(zhì)量的測量不確定度， 測量方法為替代稱量法，即在天平分別放上標(biāo)準(zhǔn)砝碼及被測砝碼，獲得相應(yīng)的質(zhì)量差，經(jīng)計(jì)算得到 被測砝碼的折算質(zhì)量。
砝碼的測量數(shù)學(xué)模型可表示為下列形式： 0 ( )( ) cs t r r tr a s m m m mm VV I m I = +Δ = + − × − ±Δ × ± ρ ρ Δ cw (1) 式中mt表示被測 500kgF2等級(jí)砝碼的折算質(zhì)量；mr表示 25 塊 20kgF1等級(jí)砝碼組合的總折算質(zhì)量； Δm 為被測砝碼和標(biāo)準(zhǔn)砝碼對應(yīng)的質(zhì)量差；ρa為空氣密度，一般采用近期平均空氣密度或年空氣密 度；ρ0為參考空氣密度，為 1.2kg/m3 ；Vt、Vr為被檢砝碼和標(biāo)準(zhǔn)砝碼的體積，mcs為測分度值靈敏度 砝碼的折算質(zhì)量，mcw為平衡小砝碼的折算質(zhì)量，在本檢定過程中未添加此砝碼，故該項(xiàng)為零。 三、不確定度來源及分量的評(píng)定 根據(jù)數(shù)學(xué)模型，可知測量結(jié)果有 4 個(gè)不確定度來源，即測量重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)砝碼、空氣浮力、天 平。這 4 個(gè)不確定度來源帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別說明如下：
1、測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uw(mt) 這類不確定度可根據(jù)天平的示值重復(fù)性，即全稱量示值重復(fù)性△p來確定，此處△p取天平的分 度值 0.5g，所以 uw(mt)=1/3×△p=1/3×0.5=0.17(g) 2、標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(mr) 對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量mr的不確定度分量。計(jì)算公式為： 2 2 0 () () () r r inst r um u m u m = + (2) 其中u0(mr)表示標(biāo)準(zhǔn)砝碼上次檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；uinst(mr)表示標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量不穩(wěn)定性引入 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，取為相應(yīng)砝碼1大允許誤差δ(mr)的 1 3 3 。其標(biāo)準(zhǔn)砝碼總質(zhì)量的允差 δ(mr)=±2.5g，故 2 2 () () () ( ) ( ) 6 3 3 r r r m m u m δ δ = + 2.5 2.5 2 ()( ) 6 3 3 = + 2 =0.64(g) (3) 3、由空氣浮力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub(mt) 表示空氣浮力修正項(xiàng)(Vt-Vr)×(ρa-ρ0)的不確定度分量。由于被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼都為不銹鋼 材料，在F2等級(jí)砝碼的檢定中，相應(yīng)的空氣密度修正量相對于大允許不確定度而言一般小。 因此，一般不進(jìn)行空氣浮力修正。這時(shí)，通過估計(jì)空氣浮力修正值的大小來評(píng)定該不確定度分量。 首先，空氣密度一般控制在(ρ0±1.2)kg/m3 ；其次不銹鋼砝碼材料密度范圍為（7800～7900）kg/m3 ， 從而可計(jì)算出空氣浮力修正。因此，空氣浮力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub(mt)可取為： 0 1 ( ) ( )( ) 3 bt t r a um V V = −× − ρ ρ 1 500 500 1.2 ( ) 3 7800 7900 = ×× − =0.56(g) (4) 4、天平帶來的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uba(mt) 這里考慮天平的分辨力、靈敏度和線性漂移 3 個(gè)方面的不確定度分量。下面分別討論： （1）由于檢定所用天平是機(jī)械天平，是通過天平指針擺動(dòng)讀數(shù)的，計(jì)算其平衡位置，因 此分辨力引入的不確定度分量ud(mt)為 ud(mt)=d/4=0.5/4=0.13g （2）天平靈敏度引起的不確定度us(mt) 2 2 2 2 2 () ( ) ( ) ( )[ ] ( ) s s st c s s um u I um m m I Δ =Δ + Δ 3 s m m δ ≈Δ ⋅
天平 (5) 對于本檢定過程， Δm 一般不大于 2.5g，δ天平為天平的分度值，此處取為 0.5g，靈敏度砝碼 ms采用 2g F2等級(jí)砝碼，所以 0.5 ( ) 2.5 0.21 3 2 s t u m =× = g × 。 （3）線性漂移udrift(mt) 首先估計(jì)天平的線性漂移速率。依據(jù)可以是示值重復(fù)性，對應(yīng)的測量次數(shù)為 4 次，所以每次測 量的漂移可取為示值重復(fù)性的 1/4，所以 1 1 0.5 4 4 ( ) 0.07( ) 3 3 p drift t u m g ×Δ × === (6) 綜上所述，可以計(jì)算出uba(mt): 22 2 () () () () ba t d t s t drift t um um um u m = ++ (7) 22 2 = ++ = 0.13 0.21 0.07 0.26( ) g 四、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度 由于各不確定度分量互不相關(guān)，故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可用下式計(jì)算： 22 2 2 () () () () () t w t r b t ba um u m u m u m u m = ++ + t (8) 222 = +++ 0.17 0.64 0.56 0.262 =0.91(g) 五、擴(kuò)展不確定度 取包含因子 k=2，則擴(kuò)展不確定度為： U=k×u(mt)=2×0.91=1.82g 六、不確定度分量匯總 不確定度分量 符號(hào) 不確定度來 源 標(biāo)準(zhǔn)不確 定度（g） 合成標(biāo) 準(zhǔn)不確 定度 u(mt) 擴(kuò)展不確 定度 (k=2) 大可接 受 不確定度 (k=2) uw(mt) 測量重復(fù)性 0.17 u(mr) 標(biāo)準(zhǔn)砝碼 0.64 ub(mt) 空氣浮力 0.56 uba(mt) 天平 0.26 0.91 g 1.82 g 2.4g 七、不確定度報(bào)告 以 1 塊 500kgF2等級(jí)砝碼檢定為例，其檢定數(shù)據(jù)為IA1=0.0，IB=2.5，IA2=0.0，實(shí)測分度值為 0.48g，
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