1 测量方法(依据JJG99—2006《砝码》(试行)
采用单次替代法,两人各检一次。检定时先把标准砝码MB(F1等)放在天平盘中心,读取数值LB。然后把标准砝码取下,放上被检砝码MA(F2等)于盘中心,读取LA,根据公式算出被检砝码的折算质量。例:在TG328A机械天平上检200g砝码,天平分度值0.1mg。
2 数学模型
式中:MA为被检砝码的折算质量mg;MB为标准砝码的折算质量mg;
v A为被检砝码的体积cm3;vB为标准砝码的体积cm3;
ρk为检定时实验室的空气密度mg/cm3;ρ1,2为标准空气密度mg/cm3;
LA为被检砝码在天平上的平衡位置;LB为标准砝码在天平上的平衡位置;
e为天平实际分度值。MW为第二次平衡称量时,添加小砝码的折算质量,mg。
3 方差与传播系数
4 标准不确定度一览表(表1)
5 计算分量标准不确定度
5.1 由二等砝码引入的标准不确定度分量u(MB)
根据JJG99-2006《砝码》规程,F1等200g标准砝码精度为0.6mg,U(MB)=0.6mg,正态分布,P=99.73%k=3,u(MB)=U(MB)/k=0.6/3=0.2,v (MB)=∞。
5.2 由空气浮力引入的不确定度分量u(Mρ)
F1等砝码不锈钢密度7.85g/cm3;F2等砝码铜合金8.4g/cm3;F,等200g砝码允差±1.55mg;
则△M p max=(200.003/8.4-199.9985/7.85)×(-0.02)=0.03mg,∴空气浮力引入的极限误差不引入修正值,作均匀分布,估算u(Mp)的相对不确定度为10%。
5.3 检定过程中,天平平衡位置的变化引起的标准不确定度分量
5.3.1 由天平示值变动性误差引入的u(L,)
规程规定,天平最大示值变动性必须小于1分度,则u(L1)=0.5分度,均匀分布,
∴分度v(L1)=∞
5.3.2 由操作人员读数引入的不确定度u(L2)
读数误差取天平最大示值变动性的1/5,则U(L2)=0.1分度,均匀分布,
则:分度v (L2)=∞
因此:u2(L)=u2(L1)+u2(L2)=0.2892+0.05772=0.0869 u(L)=0.29分度。
5.4 由天平分度值误差引入的不确定度分量
根据JJG98-90天平检定规程,TG328A的分度值误差±2分度,e=0.01mg,则
5.5 由添加在天平较轻盘中的小砝码Mw引入的标准不确定度u (Mw)
小砝码取毫克组砝码U(Mw)=0.02mg,正态分布,P=99.73%,k=3
则u(MW)=U(MW)/k=0.02mg/3=0.0067mg v(MW)=∞
5.6 (LA-LB)之差取F1等砝码与F2等砝码的最大差值代入,LA-LB=3.0-(-1.5)=4.5mg=45分度
6 计算合成标准不确定度
7 有效自由度
8 扩展不确定度
9 报告与表示
用F1等200g砝码检F2等200g砝码扩展不确定度U99=0.6mg,P=99%,t0.99=2.58,veff=∞。
摘要：砝码检定过程中环境、仪器、人员、测量方法对检定结果产生不同程度影响,现以标准砝码检定过程为例分析各环节产生的不确定度大小,对测量结果加以修正,达到准确测量的目的。
关键词：砝码,测量,标准砝码,分度值,质量,不确定度,天平