檢定砝碼時機械式衡量儀器的選擇

【摘 要】 本文對砝碼量值傳遞時如何選擇機械式衡量儀器進行舉例分析，以確保檢定實驗室能夠科學合理、完整齊全配置機械式衡量儀器，保證砝碼量值傳遞的準確可靠。

【關鍵詞】 砝碼 機械式衡量儀器

按照JJG99-2006《砝碼檢定規程》的規定，在對砝碼進行量值傳遞時，衡量儀器的計量特性在進行測量之前要已知。如果被檢砝碼進行空氣浮力修正，則衡量儀器合成標準不確定度（即重復性、靈敏度、分辨力、偏載等的合成）應不超過被檢砝碼質量最大允許誤差絕對值的六分之一；如果被檢砝碼不進行空氣浮力修正，則衡量儀器合成標準不確定度不得超過被檢砝碼質量最大允許誤差絕對值的九分之一。我們在日常量值傳遞工作中，針對不同準確度等級和量程的砝碼，如何配置衡量儀器才能科學合理，完整齊全，并能滿足計量檢定規程的要求，就顯的非常重要。

下面是檢定200g～1mg、F2等級砝碼時，對機械式衡量儀器選擇的分析。

1 分度值0.1mg機械衡量儀合成標準不確定度

1.1機械衡量儀器重復性引入的標準不確定度[uΔp]

按照JJG98-2006《機械天平檢定規程》要求，機械天平重復性[Δp]最大為1個分度值。則有：[uΔp=e3]=0.0578mg

1.2衡量儀器靈敏度引起的不確定度

如果衡量儀器在檢定時采用靈敏度砝碼[ms]，標準不確定度[u（ms）]，則由于靈敏度引起的不確定度貢獻為：

[us2][=（Δmc）（u2（ms）ms2+u2（ΔIs2）ΔIs2）]

其中：[ΔIs]為由于靈敏度砝碼引起的衡量儀器指示值的改變；[u（ΔIs）]為[ΔIs]不確定度；[Δmc]為被檢砝碼和標準砝碼之間的平均質量差。

以200g砝碼為例，檢砝碼和標準砝碼之間的平均質量差的最大值[Δmc]為：

[Δmc]=4mg

[us2][=42×（0.025/3）2102+（0.2/3）2ΔIs2]=5.47×10-5mg

1.3由于衡量儀器的顯示分辨力引起的不確定度

對于標尺分度值d=e的模擬式衡量儀器，由于分辨力引起的不確定度是[ud=（d/53）×2]。

因子[2]來自兩個讀數，一個是標準砝碼的讀數，一個是被檢砝碼的讀數。

[ud=（0.1/53）×2]=0.0164mg

1.4由于偏載引起的不確定度

如果這項分量已知，這需要對它進行評估，并且如果有必要，要把此分量加入到不確定度的評估中。

（1）對于偏載引起的不確定度的可接受的方案

[uE][=d1d2×D2×3]

其中：[D]為天平按照相應的檢定規程進行偏載測量時最大值和最小值之間的差，[d1]為估計的稱盤中心到砝碼中心的距離，[d2]為稱盤中心到一個角的距離。在大部分情況下，不確定度分量[uE]通常被檢定過程中的不確定度[uW]所覆蓋，可以忽略。

（2）在使用砝碼自動交換裝置的衡量儀器時，在位置交換時，兩個砝碼的顯示差值[ΔI]可以是不同的：[ΔI1≠ΔI2]。這有可能被作為偏載誤差，并且相應的不確定度的評估用公式進行計算。如果在當前的交換測量中采用相同標稱值的砝碼，得到這個差值，則可接受這部分的不確定度的分量。如果在檢定過程中采用交換裝置，兩個顯示差值的平均值可以作為測量結果，并且[uE]可忽略。

[uE][=ΔI1-ΔI22]

1.5磁性引起的不確定度，[uma]

如果砝碼帶有很高的磁化率和/或被磁化，則在砝碼和稱盤之間放上一個無磁的盤可減少它們之間的磁性作用。如果砝碼滿足本規程的要求，磁性引起的不確定度[uma]可假設為零。

1.6衡量儀器的合成標準不確定度，[uba]

由以上誤差分析可知，衡量儀器的誤差主要是由重復性和分辨力組成，因此

分度值為0.1mg衡量儀器的合成標準不確定度如下：

[uba=uΔd2+us2+ud2+uE2+uma2=0.05782+（5.7×10-5）2+0.01642]=0.061mg

2 分度值0.01mg機械衡量儀合成標準不確定度

按上述方法計算可得分度值為0.01mg機械衡量儀器合成標準不確定度為[uba]=0.0061mg。

檢定200g～1mg、F2等級砝碼對機械式衡量儀器選擇見表1。

由表1可以看出，在檢定F2等級量程為200g～1mg砝碼時，被測砝碼的標稱質量>1g時，可采用分度值為0.1mg的機械衡量儀器作為比較儀，當被測砝碼的標稱質量≤1g時不能用分度值為0.1mg的機械天平作為衡量儀器，可采用分度值0.01mg機械衡量儀器作為比較儀。