M2等級砝碼測量結果的不確定度評定

黃秀英（福建省產品質量檢驗研究院，福建 福州 350002）

M2等級砝碼測量結果的不確定度評定

黃秀英
（福建省產品質量檢驗研究院，福建 福州 350002）

摘 要：本文根據JJG99-2006＜＜砝碼檢定規程＞＞，分析各種測量不確定度的來源，通過輸測量過程的引起不確定度、標準砝碼引起的不確定度、天平顯示分辨力引起的不確定度的評定，空氣浮力引起的不確定度、磁性引入的不確定度、計算出砝碼在各稱量點的不確定度評估值。

關鍵詞：電子天平；標準砝碼；不確定度；測量結果；標準不確定度；擴展不確定度

1前言

在一些測量測試儀器設備中，砝碼的準確度直接影響該儀器的測試結果，如各種衡器稱重及校準、彎曲試驗機校準、耐壓試驗臺校準、活塞壓力計校準等等，這些砝碼量值的準確與否直接關系到被測對象準確性，并進而影響產品質量檢測結果。為了保證這些砝碼量值傳遞的一致性、溯源性和準確性，本院建立了M2 等級砝碼標準裝置。在建標過程中，為了考核標準裝置的性能，驗證標準裝置能否達到JJG99-2006 《砝碼檢定規程》的要求，依據GJB3756-99 《測量不確定度表示及評定》開展了標準裝置測量不確定的評定。

2 概述

2.1 測量依據

JJG99-2006《砝碼檢定規程》 、JJG1036-2008《電子天平檢定規程》。

2.2 環境條件

溫度為20℃±5℃，且溫度每4h變化不大于2℃，相對濕度不大于70%。且濕度每4h變化不大于15%。

2.3 測量標準

F1級砝碼標準裝置包括毫克組、克組和千克組砝碼，量程分別為1～500mg， 1～200g和1～10kg；三臺配套電子天平，型號規格分別為BS224S/220g/0.1mg，BSA332S/320/1mg、JJ3000B/3kg/10mg、KD-TAC-15/15kg/0.2g，用于開展10g～10kg專用砝碼和M2及以下等級砝碼校準。

2.4 被測對象M2等級砝碼

選取50g，300g，3kg，10kg共4個測量點進行測量不確定度的評定。M2等級被檢砝碼的材料為鑄鐵，其密度設為7100kg/m3。標準砝碼為F1等級砝碼，折算質量標稱值分別為50g，300g，3kg，10kg，F1等級標準砝碼的材料為不銹鋼，其密度設為7950kg/m3。

2.5 測量方法

采用單次替代法，采用ABA 循環使用電子天平， 將標準砝碼（F1等級砝碼） 直接一對一測量同標稱質量M2等級砝碼，可得到標準砝碼，與被測砝碼之間差值，將其差值加上F1等級標準砝碼的折算質量值作為被測M2等級砝碼的測量結果

表1

表2

表3

表4標準不確定度匯總表

表5

表6

3 所考慮的測量不確定度來源

測量不確定度評定的數學模型與確定的主要分量：

數學模型：mB=mA±△m。

式中：

mA——標準砝碼的折算質量；

mB——被測砝碼的折算質量；

△m——被測砝碼與標準砝碼的平衡位置的差值。

4 測量結果的不確定度評定

測量過程的標準不確定度可以通過連續測量得到測量列，采用A類方法進行評定。

取50g，300g，3kg，10kg，共4個標準砝碼，在相同條件下分別用相對應的電子天平重復稱量10次，得到測量列：

50g：0.1mg，0.2mg，0.1mg，0.2mg，0.1mg，0.2mg，0.2mg，0.1mg，0.1mg，0.2mg；

300g：0.001g，0.002g0.001g， 0.002g，0.001g，0.002g，0.002g，0.001g，0.002g，0.001g。

3kg：0.01g，0.01g，0.02g，0.02g，0.01g，0.02g，0.02g，0.01g，0.02g，0.01g。

10kg：0.0g，0.2g，0.0g，0.2g，0.2g，0.0g，0.2g，0.2g，0.0g，0.0g。

4.2 標準砝碼引起的不確定度u （mcr）的評定

根據規程規定，砝碼相鄰兩個周期檢定結果之差不得超過該砝碼最大允許誤差的1/3，以均勻分布來估計這個分量。

uinst（mcr）=MPE/（3×） 結果見表2。

4.3 天平顯示分辨力引起的不確定度ud

檢定過程直接使用相應的電子天平進行測量，由天平顯示分辨力引起的不確定度ud則采用B類方法進行評定，按均勻分布，包含因子k取。

結果見表3。

4.4 空氣浮力引起的不確定度ub

根據規程中的技術要求，M2級被測砝碼在20%的空氣中平衡，無需進行空氣浮力的平衡，可忽略不計。

4.5 磁性引入的不確定度uma

被測砝碼滿足規程中的技術要求，因此磁性引起的不確定度可忽略不計。

5 合成標準不確定度評定uc（mct）

5.1 標準不確定度匯總表

標準不確定度匯總表見表4。

5.2 合成標準不確定度的計算

輸入量彼此獨立不相關，合成標準不確定度按下式得到：

結果見表5。

6 擴展不確定度U（mct）的評定

結果見表6。

參考文獻

[1] JJG99-2006，砝碼檢定規程[S].

[2]國家質量技術監督局計量司.測量不確定評定與表示指南[M].北京：中國計量出版社，2000.

[3] JJG 1036-2008，國家計量檢定規程[S].

中圖分類號：TH715

文獻標識碼：A