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F1等級(jí)砝碼折算質(zhì)量測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)估與分析
點(diǎn)擊次數(shù):1167 更新時(shí)間:2015-06-15

F1等級(jí)砝碼折算質(zhì)量測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)估與分析

    上海實(shí)潤(rùn)實(shí)業(yè)有限公司

1 概述

1.1 校準(zhǔn)依據(jù):JJG99-2006<<砝碼檢定規(guī)程>>。

1.2 環(huán)境條件:溫度:室溫:(1825)    溫度波動(dòng):0.5/h

濕度:(3070)%      濕度波動(dòng):15%/4h

1.3 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn):E2等級(jí)毫克組砝碼,測(cè)量范圍1mg500mg,編號(hào):873,證書(shū)編號(hào):力A012010060037

配套設(shè)備:電子天平,型號(hào):BP211D,出廠編號(hào):12636910;測(cè)量范圍:(0~210) g;分辨力:0.01mg/0.1mg,制造商:Sartorius;證書(shū)號(hào):FH-20100006

F1等級(jí)砝碼精密空盒氣壓表,型號(hào):DYM4-1出廠編號(hào):0206;測(cè)量范圍:(800~1060) hPa;制造商:長(zhǎng)春氣象儀器廠;證書(shū)號(hào):FH-20090081 。

1.4 被測(cè)對(duì)象:F1等級(jí)砝碼兩個(gè),標(biāo)稱質(zhì)量分別為200mg 500mg,編號(hào):Y227。

1.5 測(cè)量方法:

砝碼的量傳采用ABBA循環(huán)的雙次替代衡量法,方法如下:

a開(kāi)啟天平,將標(biāo)準(zhǔn)砝碼放在天平的稱盤(pán)上,穩(wěn)定后讀取天平示值A1;

b取下標(biāo)準(zhǔn)砝碼,換上同標(biāo)稱質(zhì)量的被檢砝碼,穩(wěn)定后讀取天平示值B1;

c重復(fù)步驟ba的操作,得出B2A2;

d.分別計(jì)算出A1A2的平均值A以及B1B2的平均 B,得出=B-A

e通過(guò)公式計(jì)算出被檢砝碼實(shí)際質(zhì)量。

2.數(shù)學(xué)模型

                       

式中:  

mct ——被測(cè)砝碼的折算質(zhì)量;

mcr——標(biāo)準(zhǔn)砝碼的折算質(zhì)量;

VB——被測(cè)砝碼的體積;

VA——標(biāo)準(zhǔn)砝碼的體積;

Pa ——測(cè)量時(shí),實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際空氣密度; 

P0 ——約定的標(biāo)準(zhǔn)空氣密度;

——被測(cè)砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的平衡位置的差值;

mcs——測(cè)天平分度值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼的折算質(zhì)量;

——測(cè)天平分度值加放mcs后的平衡位置改變值;

F-----磁性影響。

設(shè)空氣浮力引起的質(zhì)量修正值為mp,則

        因此    

3.輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

3.1 由標(biāo)準(zhǔn)砝碼mcr 引入的不確定度分量u(mcr)評(píng)定:

3.1.1標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢定證書(shū)中給出的擴(kuò)展不確定度ur(mcr)

JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》給出標(biāo)稱質(zhì)量分別為200mg 500mg砝碼的zui允許誤差分別為0.020mg0.025mg。擴(kuò)展不確定度U ≤0.006mgU ≤0.008mg,含因子k=2。

  200mg    ur(mcr)= U/k=0.006mg/2=0.003 mg

500mg     ur(mcr)= U/k=0.008mg/2=0.004 mg

3.1.2由標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量不穩(wěn)定性引入的不確定度分量uinst(mcr)

標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量不穩(wěn)定性引入的不確定度分量可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)砝碼歷年來(lái)送檢計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)結(jié)果的年變化量計(jì)算出來(lái)。查歷年的檢定證書(shū)得檢定數(shù)據(jù)如下表1所示:

        1  E2等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)砝碼歷年檢定數(shù)據(jù)

   測(cè)量次數(shù)        

檢定結(jié)果/mg

2006

2007

2008

2009

2010

標(biāo)稱值

*200 mg

+0.012

+0.009

+0.011

+0.011

+0.008

500 mg

+0.012

+0.014

+0.013

+0.010

+0.009


200mguinst(mcr)= mg

500mguinst(mcr)= mg

3.1.3合成后由輸入量mcr 引入的不確定度u(mcr)

200mg u(mcr)==0.0032 mg

500mg u(mcr)==0.0042 mg


3.2 衡量過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評(píng)定

    對(duì)于n次重復(fù)測(cè)量,其實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差,即為衡量過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

   在電子天平BP211D上采用ABBA循環(huán)對(duì)砝碼行十次重復(fù)性測(cè)量,測(cè)量結(jié)果如下表2所示:

                   2   砝碼測(cè)量結(jié)果

   測(cè)量次數(shù)        

檢定結(jié)果/mg

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

標(biāo)稱值

200 mg

-0.020

-0.020

-0.030

-0.020

-0.010

-0.010

-0.005

-0.010

-0.010

-0.015

500 mg

+0.015

-0.005

0.000

+0.005

-0.010

+0.010

+0.010

+0.005

+0.010

+0.010


    則: 200mg =0.0074 mg

500mg=0.0078 mg

3.3 衡量?jī)x器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uba

    衡量?jī)x器的標(biāo)準(zhǔn)不確定度括靈敏度引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度us、鑒別力引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ud和偏載誤差引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uE

3.3.1 靈敏度引起的不確定度分量us1

      測(cè)量天平靈敏度的小砝碼為1 mg E2等級(jí)砝碼,其折算質(zhì)量值為1.003 mg,十次測(cè)量結(jié)果如下:0.99 mg,1.01 mg1.01 mg,0.99 mg1.01 mg,1.00 mg1.00 mg,0.99 mg,0.99 mg,0.99 mg

       = 0.000036 mg

式中:=0.004 mg,ms=1.003 mg,u(ms)=0.006/6=0.001 mg=0.999 mg,=s=0.009 mg

3.3.2 由電子天平鑒別力引入的不確定度 ud 評(píng)定:

     d = 0.01 mg ud== 0.41d=0.0041 mg

3.3.3 由天平偏載引入的不確定度ur評(píng)定:

使用天平時(shí),在相鄰的兩次測(cè)量過(guò)程中,標(biāo)準(zhǔn)砝碼與被測(cè)砝碼之間的示值差不等時(shí),該示值認(rèn)為由偏載誤差引起,按均勻分布考慮計(jì)算此標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

uE==0.0058 mg

3.3.4 衡量?jī)x器的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uba

      0.0071 mg


3.4 由空氣浮力引入的不確定度u(mp)評(píng)定:

空氣密度的計(jì)算公式:


p氣壓力,mbarhPa;

rh -- 相對(duì)濕度,百分比 (%);

t -- 溫度,。

所得到的空氣密度ra是以kgm-3為單位。當(dāng)900hPa<p<1100hPa,10℃<t<30℃,RH<0.8時(shí),上式的相對(duì)不確定度為210-4

由 T=23.5,濕度為62%,得出空氣密度 1.158kg/cm3,所以ρa0=0.040kg/cm3, F1等級(jí)砝碼為不銹鋼材料,ρt=7.8g/cm3

200mg=2.6×10-5mg

mp估計(jì)為均勻分布,則 u(mp)= mp /=2.6×10-5/1.732=1.5×10-5mg

500mg   =6.5×10-5mg

mp估計(jì)為均勻分布,則 u(mp)= mp /=6.5×10-5/1.732=3.8×10-5 mg


 4  標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總

輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總?cè)绫?/span>3 所示

                    標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

標(biāo)準(zhǔn)不確定度來(lái)源

標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量 /mg

標(biāo)稱值

200 mg

500 mg

u(mcr)

 標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的不確定度分量

0.0032

 0.0042

 衡量過(guò)程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

0.0074

0.0078

uba

衡量?jī)x器引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量

0.0071

0.0071

(1)

靈敏度

0.000036

0.000036

(2)

鑒別力

0.0041

0.0041

(3)

偏載

0.0058

0.0058

u(mp)

空氣浮力修正引入的不確定度分量

0.000015

0.000038


5 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算:

由于影響砝碼測(cè)量結(jié)果的各不確定度分量彼此獨(dú)立無(wú)關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度按下式得到:



200mg

   

          =

          =0.010 mg


500mg

          =

          =0.011 mg

6 擴(kuò)展不確定度的評(píng)定

    k=2,則擴(kuò)展不確定度U

 200 mgU = k×u(mct)=2×0.010 mg =0.02 mg

500 mg U = k×u(mct)=2×0.012 mg =0.03 mg


7 測(cè)量不確定度的報(bào)告與表示

200 mg F1等級(jí)砝碼折算質(zhì)量測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為

U=0.02 mg      k=2

500 mg F1等級(jí)砝碼折算質(zhì)量測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為

U=0.03 mg       k=2

8 測(cè)量結(jié)果與擴(kuò)展不確定度覽表

測(cè)量結(jié)果覽表

砝碼編號(hào)

標(biāo)稱質(zhì)量值(mg)

折算質(zhì)量修正值

(mg)

折算質(zhì)量值(mg)

擴(kuò)展不確定度(k=2)

(mg)

Y227

200

-0.01

199.99

0.02

Y227

500

+0.01

500.01

0.03

標(biāo)準(zhǔn)砝碼


標(biāo)準(zhǔn)砝碼

 
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