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砝碼計量標準技術報告
——————F1等級毫克組、克組砝碼標準裝置
、建立計量標準的目的
為我州質量量值的準確可靠,滿足我州廠礦企事業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。并且已行天平檢定工作20多年,主要量傳對象為醫療衛生、環境監測及廠礦單位,檢定環境條件完滿足規程要求。
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等標準砝碼組在相應精度的天平上采取替代或連續替代法等精密衡量法,以消除天平不等臂所引起的系統誤差,此方法符合JJG99-2006砝碼檢定規程的技術要求。
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 | 上海實潤實業有限公司/141 | 省院 | 1年 |
砝碼 |
| 1mg~200g | F1等級 | 上海實潤實業有限公司/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 | 室內環境 | 不得受振動氣流及其它磁場的影響 | 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:
(mg) 測量次數 | 2011年3月 |
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1 | 1.90 |
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2 | 1.90 |
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3 | 1.89 |
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4 | 1.78 |
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5 | 1.80 |
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6 | 1.77 |
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7 | 1.88 |
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8 | 1.82 |
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9 | 1.82 |
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10 | 1.86 |
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平均值X | 1.84 |
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0.05 |
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八、計量標準的穩定性考核
對F1等級毫克組、克組砝碼的穩定性考核,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,然后行比較,環境條件:相對濕度不于70%,溫度波動每4小時不于1?。
根據規程提供的計算公式,被檢砝碼的折算質量值為 mA=mB*+(VA-VB)(ρk-ρ1..2) (1) 設mρ=(VA-VB)(ρk-ρ1..2),
mr=
︱LBr-LB︱=L1, LA-LB=L2,
則mr=(mr/Ll)/L2 得Ma=mB+mρ±mr±mw (2) 3、方差與靈敏系數 根據(2)式,可由 uc2= 以200g為例: 得 u2(mA)=C2(mB)u2(mB)+C2(mρ)u2+(mρ)+ C2(mr)u2 (mr)+C2(mw)u2(mw) (4) u2(mA)=u2(mB)+u2(mρ)+(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(mρ)=∂f/∂(mρ)=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):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。 衡量儀器:采用三級天平,zui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的數據行分析。 4、標準不確定度覽表
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) 等200g砝碼質量擴展不確定度為0.2mg,正態分布,置信概率99.73%,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(mρ) mρ=(VA-VB)(ρK-ρ1..2) u2(mP=C2(VA)u2(VA)+ C2(VB)u2 VB+ C2(ρK)u2(ρK) 估算本實驗室由空氣浮力引入的zui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mΒ分別取zui值與zui小值 mA=200.002g,mΒ=199.998g 本所恒溫室年內平均空氣密在( 1.2 ?mρ=(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誤差評定均勻分布,標準不確定度分量為 u(mρ)=?mρ/ 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正態分布,置信概率99.73%,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,天平規程規定天平示值變動性允許誤差為1分度,均勻分布,2人各檢次則 u(L1)=u (L 2)=1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,正態分布, 置信概率為99.73%,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(mρ)+ 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《砝碼檢定規程》對二等砝碼的要求。
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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、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 機械天平檢定規程
JJG99-2006砝碼檢定規程
JJG1036-2008 電子天平檢定規程
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