砝碼計量標準實驗室的建立 0 引言 砝碼是質(zhì)量計量 的核心 和質(zhì)量量傳 體系 的基礎(chǔ) ，質(zhì)量實驗室的建立為砝碼量值的準確可靠和統(tǒng) 提供了有效的技術(shù)保障。但 由于各地區(qū)、單位發(fā)展不平衡 ，軟、硬件的差別 ，使得各個實驗室之間參差不齊 ，有的相對落后的地 區(qū)甚 至將不 同的項 目建立在同 實驗室 內(nèi)，造 成實 驗室 環(huán)境 狀況 的不 穩(wěn)定 ，各項 目間相互 影響 ，非常不規(guī)范 。以下就 質(zhì)量實驗室的設(shè)計和標準器的選購談幾點看法 。
1 質(zhì)量計量標 準裝 置建 立 質(zhì)量 實 驗 室 必 須 括 質(zhì) 量 計 量 標 準 裝 置和 固定 的實 驗 場 所 。 質(zhì) 量 計 量 的 標 準 裝 置 般 由標準砝碼和衡量儀器 組成。標 準砝 碼 的選 購較為簡單 ，只需根據(jù)開展量傳 砝碼 的準確 度等級 ，依據(jù)JJG2053-2006(~質(zhì)量計量器具》家計量檢定 系統(tǒng)表和 JJG99-2006(砝碼》檢定規(guī)程 中各項技 術(shù)指標 的規(guī)定 ，選擇相應(yīng)的高等級的質(zhì)量穩(wěn)定且可靠的砝碼 即可 。衡量儀器的選擇則相對較為復(fù)雜，它 由標準天平或質(zhì)量比較儀組成。標準天平若 采用機械天平 ，則相對簡單 ，由于機械天平 的檢定分度值與實際分度值相等 ，只要其 檢定合 格且 合成 標準 不確 定度(即重復(fù)性 、靈敏度 、分辨力 、偏載等的合成 )在被檢砝碼 行 空氣 浮力 修 正 時 ，小 于 被 檢 砝 碼 質(zhì) 量 允許 誤差 值 的六 分 之 ；在 被 檢 砝 碼 不 行 空氣浮力修正時，小于被檢砝碼 允許誤差值的九分之 ，即可。而質(zhì)量 比較儀 就相對復(fù)雜了，
砝碼計量標準實驗室的建立目前 ，家并沒有相應(yīng) 的質(zhì)量 比較儀 的檢定規(guī)量墊 ：程或校準規(guī)范，若參照 JJG 1036-2008(電子天平》的檢定規(guī)程 ，按檢定分度值與實際分度值 相等行檢定 ，其偏 載或 線性 往 往 差 ，而采 用檢 定分 度值為十倍 實際分度值 檢定 ，其 準確度 又過 了砝碼 的最 允 許誤 差 ，無 法滿 足 開展 檢定 的要 求 。因此 ，在 比較 儀 的選 購 時 ， 般建 議 可采 用兩 套方 案 ：1)參照被檢砝碼 的最允許誤差表 ，選擇多位的讀數(shù)精度的比較儀 ，這樣 既滿足 了對衡量儀器的要求 ，又滿足了 JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程的規(guī)定。如開展 F 等級克組砝碼的檢定 ，其允差表要求精確到 0．1mg，可選擇讀數(shù)精度為 0．01mg的比較儀作為衡量儀器。當(dāng)然 ，該方案般是在資金允許 的情況下采用 ，因為不 同的讀數(shù)精度 ，其格往 往相 差懸 殊 。2)若受條件所限 ，只能采用與砝碼允差表相同精度的質(zhì)量比較儀 ，則選購質(zhì)量 比較儀 時就要十分注意了。由于砝碼檢定 的方法是 閉環(huán)替代法 (AB—BA法 )，它是通過標 準砝碼與被檢砝碼的差值來計算其折算 ，并判 斷其 是否 ，它所關(guān)注 的最重要的技術(shù) 指標 為衡量儀器 的重復(fù)性 ，因此 ，在選購 比較儀時，應(yīng)重點關(guān) 注其 重復(fù)性 ，盡可能選擇重復(fù)性小的比較儀 (這里要特別 注意 ：電子 比較儀 的說 明書 中提供 的 重 復(fù) 性 指 標 部 分 是 采 用 標 準 偏差 法計 算得 到 的 ，而 非 我們 在 電子 天 平 檢 定 過程 中采用 的極差 法 )；同 時在 砝 碼 檢 定 的過 程 中 ，根據(jù) 被檢砝 碼 的最 允 許 誤 差 (MPE)與 比較 儀 的重 復(fù) 性誤差 (Js)之比來決定測量次數(shù)(n)，其三者之間的關(guān)系可參照表 1。表 1 MPE、S、，l三者 之間 的關(guān) 系Js：MPE1：10 11：7 2l：5 4l：4 61：3 l0由此可見 ，采用該 方案時，通過選擇重復(fù)性盡可能小的質(zhì)量 比較儀和增加測量次數(shù)來降低 比較儀在砝碼 檢定過 程 中所 引人 的不 確 定度 ，以滿足 砝碼檢定規(guī)程的要求 ，量傳 的準確性。
2 實驗室的環(huán)境條件質(zhì)量 實驗室 的要 求 是非 常嚴 格 的 ，它不 允 許有容易察覺的振動和氣 ，應(yīng)盡量遠離振 源和磁 源，實驗室內(nèi)的標 準砝碼 和衡量儀器應(yīng)避免 陽光直接照射 。實驗室應(yīng)朝北，沒有 向南 的窗戶 ，陽光不能直接照射到實驗室內(nèi)部 ；應(yīng)建立在整幢建筑物 內(nèi)的層 ，下方?jīng)]有任何其他 的建筑 ，周 圍沒有 明顯的振源 ，以避免振動對衡 量儀器造 成影響 ；工作 臺應(yīng)懸 空 ，不能 與墻 面相 連 ，其 四周 須 挖 防 振溝 ，對 實驗室內(nèi)的地表和工作臺面應(yīng)行振動指標的測量 ，且工作臺面還需行振動頻率的測量 ，如開展 F 等級砝碼檢定 ，其從地表測量的振動指標 ，應(yīng)小于 5×10 g(g表 示重 力加 速度 )，而從工作 臺面測 量 的振動指標，應(yīng)小于 0．5×10～g，且其 振動頻 率 (低 頻段 )范圍在 50～500Hz以內(nèi)；另外 ，在工作 臺上方 ，距離工作 臺面 0．3m處 ，風(fēng) 速應(yīng)不于 0．1m／s；質(zhì)量實驗室般應(yīng) 采用集 中恒溫 的方式 ，其 空氣交換速率不得少于 30次／h，新風(fēng)與實驗室 內(nèi)回送 的舊風(fēng) 的交 換 比例 低 于 30％ ，循 環(huán) 風(fēng) 采 用 上 送 下 回的送 風(fēng)模 式 ，以保 證 實 驗 室 內(nèi)氣 的均 勻 性 ，使 衡量 儀器 更 加 穩(wěn) 定 ；實 驗 室 內(nèi) 的 光 源 最 好 為 冷 光 燈(如 日光 燈 )，其 周 圍不 應(yīng) 有 容 易察 覺 的磁 干 擾存在 。此外 ，實 驗 室 內(nèi)部 的 布 局 是 否 合 理 也 是 影 響衡 量 儀 器 計 量 性 能 的 重 要 因 素 。實 驗 室 內(nèi) 部 ，與 門成 對 角線 的位 置是相 對氣 象條件 比較穩(wěn)定的位置 ，可用 于放置 準確度 等級相對較 高的衡量儀器 ，如檢定準確度等級 較高 的被 檢砝碼 ；反之 ，越靠近實 驗 室 門 ，氣象 條 件 的穩(wěn)定 性越 低 ，適合放置準確度等級較 低 的衡 量儀器 ，如檢 定準確度等級較低 的被檢砝 碼 ；有條件 的實驗室 可采用靠近 門 的 位 置 ，作 砝 碼 清 潔 ，測 量 控 制 的 準備 間 。實驗室內(nèi)應(yīng) 配備與開展檢定 的砝碼準確度等級相應(yīng)的溫度計和濕度計 ，以確保實驗室 內(nèi)溫度與濕度的穩(wěn)定 。如開展 F 等級砝碼檢定 ，應(yīng)選用分度值 ≤0．1℃的溫度計，準確度 ≤6％RH的濕度計 ，其溫度控制在 17～23℃ ，每 4h最變化 2~C，濕度控制在 30％ 70％ ，每 4h最變化在 15％ 內(nèi)。其 中濕度控制尤其重要，在我江南地區(qū)的濕度相對較高 ，且實驗室在樓 ，濕度就更 了，而衡量儀器對濕度非常敏感 ，特別是讀數(shù)精度越高越明顯 ，如 1P,g的比較儀在相對濕度過 70％ 時的重復(fù)性最可達到相對濕度小于 50％時的兩倍 ，從而造成測量結(jié)果 的不確定度增加。由此可見 ，實驗室 內(nèi)濕度的控制對測量準確是至關(guān)重要 的，若實驗室 內(nèi)濕度經(jīng)常過 ，可考 慮單 獨放置 臺除濕機 ，對實驗室的濕度 行有效 控制 ，以確保 實 驗室環(huán)境 的穩(wěn) 定 。
3 結(jié)束語隨著各技術(shù)機構(gòu)對 實驗室 的建設(shè)和管理 的 日益重視 ，實驗室設(shè)備 的更新?lián)Q代 ，特別是些二 三線城市經(jīng)濟 的快 速發(fā)展 ，對計 量 的要 求 也越來越高 ，只有建立起規(guī)范 的、的實驗室，才能真正做到量值的準確可靠
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