砝碼測量不確定度分析

文 王敬華

砝碼測量不確定度分析

文 王敬華

一直以來，質量計量在力學計量系統中都處在重要的地位。確保質量計量的準確性，才能使流量計量、扭矩計量和壓力計量等多種計量工作的準確性得到提升。而在質量量值計量中，砝碼則是重要的載體。

在對砝碼檢定的測量不確定度進行分析時，需要先確定砝碼測量結果不確定度的來源。就目前來看，砝碼測量不確定度主要來源與標準砝碼帶來的不確定度、空氣浮力帶來的不確定度和衡量儀器帶來的不確定度。

標準砝碼帶來的不確定度分析

利用F1等級200g砝碼對F2等級200g砝碼進行檢定時，需要先對F1等級砝碼帶來的不確定度進行分析。考慮到量值傳遞問題，需要使用修正值，而標準砝碼的不確定度可以利用公式評定。當k=2時，砝碼擴展不確定度U將為0.3。

式中，質量不穩引起的砝碼不確定度為uinst(mct)，可以對砝碼進行多次檢定，然后對質量變化進行評估得到。在檢定次數小于6次的情況下，可以使用極差法計算，可得uinst(mct)=0.02887mg。將結果帶入公式，可得u(mct)=0.15275mg。

空氣浮力帶來的不確定度分析

在對砝碼檢定測量的空氣浮力帶來的不確定度展開分析時，需要利用空氣密度測量相對不確定度進行浮力不確定度的計算。所以，需要在實驗室內進行溫度計、壓力計和濕度計的配備，以便獲得空氣密度測量的相對不確定度。而將得到的數值乘以砝碼檢定時的空氣密度值，則能夠完成浮力不確定度的分析。按照JJG99-2006《砝碼》規定，想要修正F2等級砝碼的空氣浮力，還要先確保實驗室空氣密度的測量結果大于m（1±10%）。而實驗使用的200g標準砝碼體積為25.04cm3，可以利用Vtef表示，不確定度為0.067cm3，可以利用uVtef表示。此外，被檢定的砝碼的密度為7.85g/cm3，可以利用ρtest表示，測量不確定度為0.14g/cm3，可利用U(ρtest)表示。所以，該砝碼相當于體積為25.48cm3，測量不確定度為0.446m3的200g砝碼，其體積及測量不確定應利用Vtest和uVtef表示。將當地空氣密度平均值設定為1.09mg/cm3，其測量不確定度u 將為0.06928mg/cm3。因此，空氣浮力修正標準不確定度

可以利用公式 :

計算，結果為0.48169mg。

衡量儀器帶來的不確定度分析

對衡量儀器帶來的不確定展開分析，需要利用公式:

對偏載帶來的不確定度進行計算，可得uE=0.01443mg。在此基礎上，可以利用公式 計算由分辨力帶來的不確定度，可得ud=0.04082mg。最終，利用公式:

計算,可以得到衡量儀器帶來的不確定度ubd=0.04330mg。

砝碼檢定測量不確定度的合成

完成各因素引起的不確定度計算后，可以利用公式:

進行砝碼檢定測量不確定度的合成。而通過計算可得uc(mt)=0.50718mg,所以可知砝碼測量結果的擴展不確定度為U(mt)=kuc(mt)=1.01mg。

總之，在對砝碼進行檢定測量時，其將受到溫度、標準砝碼、設備和氣壓密度等各種因素的影響。所以在對砝碼檢定測量不確定度展開分析時，還要考慮各方面的因素，以免因忽略某個因素導致測量結果產生較大誤差。為達成這一目標，檢定人員還要全面分析誤差來源，并且做到不遺漏和不重復評估，以便使各種因素對檢定測量的影響得到消除。因此，相信對砝碼檢定測量不確定度展開的研究，可以為相關工作的開展提供指導。

作者單位：山東省淄博市臨淄區計量測試所