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F1等級的砝碼計量標準技術(shù)報告

計量標準名稱   F1等級毫克克組砝碼標準裝置

計量標準負責人           李  軼              

建標單位名稱（公章）     上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗所

填寫日期         2013年05月10日    

、建立計量標準的目的…………………. ……. ……. …….….（1）

二、計量標準的工作原理及其組成……………. ……. ……. …. （1）

三、計量標準器及主要配套設備…………………. …….…………（2）

四、計量標準的主要技術(shù)指標……. ……. ……. ……. ……. ……（3）

五、環(huán)境條件………………………………………. ……………… （3）

六、計量標準的量值溯源和傳遞框圖…………….. ………………（4）

七、計量標準的重復性試驗………………….. ……………………（5）

八、計量標準的穩(wěn)定性考核………………………... ………………（6）

九、檢定或校準結(jié)果的測量不確定度評定………………….. …（7）

十、檢定或校準結(jié)果的驗證…………………………………………（10）

十、結(jié)論……………………………………………………………（11）

十二、附加說明………………………………………………………（11）

、建立計量標準的目的

加計量器具管理，規(guī)范計量器具檢定要求，保障家計量單位制的統(tǒng)和量值傳遞的致性、準確性，為民經(jīng)濟發(fā)展以及計量監(jiān)督管理提供公正、準確的檢定、校準數(shù)據(jù)或結(jié)果。

二、計量標準的工作原理及其組成

1、工作原理：

F1等級砝碼借助相應精度的標準天平以比較法向F2級、M1級砝碼、M2級砝碼傳遞質(zhì)量量值。

用此項標準對基層1—10級天平、水分測定儀行檢定。

先以高等的克砝碼與其標稱質(zhì)量相當?shù)钠錁顺淤|(zhì)量的較小的群被檢砝碼相比較，然后依次將被檢砝碼組中每個砝碼與相當于其標稱質(zhì)量的較小的群被檢砝碼相互比較。平衡方程式及砝碼質(zhì)量修正值公式形式上與檢定規(guī)程24.1.1項的平衡方程式及砝碼質(zhì)量修正值*相同。各等級砝碼后，根據(jù)質(zhì)量傳遞系統(tǒng)以及是否用于標準傳遞或測試工作，分別發(fā)給標準砝碼檢定證書或工作砝碼檢定證書。

2、組成：

左盤T 右盤B
左盤T 右盤A
左盤T 右盤A+

依公式：【KA】*=【KB】*+*(mg)

          a*=（VA-VB） （LA-LB）d±mw*

           *：折算質(zhì)量

計量標準名稱: 砝碼

測量范圍:1㎎-500g

不確定度或準確度等級

zui允許誤差: F1等級

計量器具名稱: 砝碼

測量范圍：1mg-1000g

不確定度或

準確度等級或

zui允許誤差:                                        F2等級及以下

計量器具名稱:機械天平、電子天平、架盤天平

測量范圍：10mg-1000g

不確定度或 準確度等級或

zui允許誤差：  3級及以下；Ⅱ級及以下；3級  3級

        量傳----------      

七、計量標準的重復性試驗

用該砝碼標準裝置及TG328A天平，編號為55165，在相同條件下，對個被檢的200gF2砝碼行10次測量，測量結(jié)果為：

在測量不確定度評定中，；因測量重復性引入的不確定度為0.264mg。

顯然：0.082mg　＜0.264mg ，

所以該標準重復性。式中:S—實驗標準差, Xi—每次測量結(jié)果.

n—重復測量次數(shù)，X—測量結(jié)果的平均值。

計量標準的測量重復性符合總不確定度的要求。

八、計量標準的穩(wěn)定性考核

  在2009年1月至6月用該套標準對穩(wěn)定性的砝碼行了4組測量，每組測量5次，取其算術(shù)平均值作為每組的測量結(jié)果，四組測量結(jié)果中zui值與zui小值之差作為該標準的穩(wěn)定性。F11g砝碼zui允差為0.10mg

                                   分組測量數(shù)據(jù)            （單位：mg）

                                   數(shù)據(jù)綜合                 （單位：mg）

九、檢定或校準結(jié)果的測量不確定度評定

測量方法（依據(jù)JJG99-2006）

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(zhì)量信息，輸出標準砝碼與被檢砝碼的質(zhì)量量值，然后行比較，環(huán)境條件：相對濕度不于70%，溫度波動每4小時不于1‍‍?。

數(shù)字模型

 根據(jù)規(guī)程提供的計算公式，被檢砝碼的折算質(zhì)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(shù)

根據(jù)（2）式，可由  uc2= 【∂f／∂xi】2 u2（xi）          （3）

 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(shù)                                               （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(guī)程給出該砝碼質(zhì)量允差±1.5mg，質(zhì)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(zhì)量允差±0.5mg ，質(zhì)量擴展不確定度為0.2mg，為了方便，假設其折算質(zhì)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(zhì)量擴展不確定度0.02mg。

檢定數(shù)據(jù):

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(shù)據(jù)行分析。

4、標準不確定度覽表標準不確定度分量u（xi）

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(zhì)量擴展不確定度為0.2mg，正態(tài)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(zhì)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(nèi)平均空氣密在（ 1.2   ）g/cm3范圍內(nèi)，由空氣浮力引入的zui誤差為              

?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(shù)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(zhì)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(zhì)量擴展不確

定度為0.02mg正態(tài)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(shù)，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(guī)程規(guī)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/（ ） =0.41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(zhì)量擴展不確定度為0.02mg，正態(tài)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(jīng)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 檢定如下：

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(jié)果取兩人檢定結(jié)果的算術(shù)平均值1.5 mg

mA=200.00015g    U=0.84 mg    K=3

結(jié)論：該砝碼測量結(jié)果擴展不確定度符合JJG99—2006《砝碼檢定規(guī)程》對二等砝碼的要求。

十、檢定或校準結(jié)果的驗證

   選用組M1級被測砝碼，用被考核的計量標準測量穩(wěn)定的被測對象，然后將該被測對象用另套更的（上級計量標準）計量標準行測量。以檢定結(jié)果數(shù)據(jù)行比較（檢定結(jié)果均勻）其測定結(jié)果如下：以組毫克組砝碼示值為例。

   比對結(jié)果zui值為0.02 mg，符合（砝碼檢定規(guī)程M1級允許誤差）的要求，兩組數(shù)據(jù)之差末過被檢對象允許極限誤差的三分之。

該計量標準的測量不確定度得到驗證。

十、結(jié)論

經(jīng)過驗證，該F1等級毫克克組砝碼標準裝置擴展不確定度為0.84 mg，測量重復性為0.14 mg，符合JJG99—2006《砝碼檢定規(guī)程》的要求，可開展對砝碼的檢定。

十二、附加說明