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、建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的

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

二、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成

1、工作原理：

F₂等級(jí)砝碼借助相應(yīng)精度的標(biāo)準(zhǔn)天平以比較法向F₂級(jí)、M₁級(jí)砝碼、M₂級(jí)砝碼傳遞質(zhì)量量值。

用此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)基層1—10級(jí)天平行檢定。

先以高等的克砝碼與其標(biāo)稱質(zhì)量相當(dāng)?shù)钠錁?biāo)秤質(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(gè)砝碼與相當(dāng)于其標(biāo)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)程的平衡方程式及砝碼質(zhì)量修正值*相同。各等級(jí)砝碼后，根據(jù)質(zhì)量傳遞系統(tǒng)以及是否用于標(biāo)準(zhǔn)傳遞或測(cè)試工作，分別發(fā)給標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢定證書或工作砝碼檢定證書。

2、組成：

1. 左盤T 右盤B
2. 左盤T 右盤A
3. 左盤T 右盤A+ mr

依公式：【K_A】*=【K_B】*+ a*

          a*=（V_A-V_B）（L_A-L_B）d±m_w*

           *：折算質(zhì)量

三、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備

計(jì)   量   標(biāo)   準(zhǔn)   器

名     稱

型   號(hào)

測(cè)量范圍

不確定度

或準(zhǔn)確度等級(jí)

或zui允許誤差

制造廠及

出廠編號(hào)

檢定或

校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)

檢定周期或復(fù)校間隔

標(biāo)準(zhǔn)砝碼

1mg-500g

1Kg-20Kg

二等

沈陽天平儀器廠

300

青海省計(jì)量檢定測(cè)試所

12個(gè)月

主   要   配   套   設(shè)   備

分析天平

TG505

10mg-5Kg

五級(jí)

沈陽天平

儀器廠

093

西寧特鋼股份公司設(shè)備能源部標(biāo)準(zhǔn)檢定

12個(gè)月

分析天平

5SP50Kg

100mg-50Kg

五級(jí)

沈陽天平

儀器廠

5588023

西寧特鋼股份公司設(shè)備能源部標(biāo)準(zhǔn)檢定

12個(gè)月

四、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)

1、 標(biāo)準(zhǔn)器的精度：F₂等級(jí)

                 2、  測(cè)量范圍：1mg－20Kg

五、環(huán)境條件

序號(hào)

項(xiàng)   目

要    求

實(shí)際情況

結(jié)    論

1

溫   度

（20±5）℃

20℃

2

濕   度

< 80%

65%

3

4

5

6

七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性試驗(yàn)

選取個(gè)20Kg四等砝碼，用本標(biāo)準(zhǔn)裝置重復(fù)測(cè)量10次，各次測(cè)量值如下；

S(y)=  =3.4

S=式中  S 裝置的重復(fù)性    n  重復(fù)性測(cè)量次數(shù)    y_i=每次測(cè)得值

y 各次測(cè)得值的平均值

該裝置zui重復(fù)誤差為≤±6，所以符合要求。

八、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核

選取個(gè)20Kg四等砝碼，等精度重復(fù)測(cè)量5次，分別取2013年1月.5、7、9、10日，各次測(cè)量值如下；

y_max ―   y_min=9.0 < |±300mg |  符合要求

所以該裝置穩(wěn)定性可靠。

九、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定

1. 測(cè)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(yīng)精度的標(biāo)準(zhǔn)天平替代接收標(biāo)準(zhǔn)砝碼與被檢砝碼的質(zhì)量信息，輸出標(biāo)準(zhǔn)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(duì)濕度不于70%，溫度波動(dòng)每4小時(shí)不于1‍‍?。

1. 數(shù)字模型

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

   m_A=m_B*+（V_A－V_B）（ρ_k－ρ_1..2）                       （1）

   設(shè)mρ=（V_A－V_B）（ρ_k－ρ_1..2）,

mr=

︱L_Br－L_B︱=L₁,  L_A－L_B=L₂,

則mr=（m_r／L_l）／L₂  

得Ma=m_B+m_ρ±m_r±m_w                             （2）         

3、方差與靈敏系數(shù)

根據(jù)（2）式，可由  u_c²=【∂f／∂_xi】² u²（x_i）          （3）

 以200g為例：

 得 u²（m_A）=C²（m_B）u²（m_B）+C²（m_ρ）u²+（m_ρ）+ C²（m_r）u²

（m_r）+C²（m_w）u²（m_w）                                        （4）

 u²（m_A）=u²（m_B）+u²（m_ρ）+（L₂／L₁）²u²（m_r）+（－m_r·L₁）²u²（L₁）

+（m_r／L₁）²u²（m_r）+u²（m_w）

靈敏系數(shù)                                               （5）

C（m_B）=∂f／∂（m_B）=1,  C（m_ρ）=∂f／∂（m_ρ）=1

C（m_r）=∂f／∂（m_r）=±L₂／L₁,

C（L₁）=∂f／∂ L₁=±【－（m_r·L₁）／L₁²】

       C（L₂）=∂f／∂ L₂=±（m_r·L₁）

C（m_w）=∂f／∂（m_w）=±1

被測(cè)量（輸出量）：三等20Kg砝碼，規(guī)程給出該砝碼質(zhì)量允差±300mg，質(zhì)量擴(kuò)展不確定度為60 mg。

標(biāo)準(zhǔn)量（輸入量）：三等20Kg砝碼，該砝碼質(zhì)量允差±300mg ，質(zhì)量擴(kuò)展不確定度為20mg，為了方便，假設(shè)其折算質(zhì)量修正值為。

衡量儀器:采用三級(jí)天平,zui秤量200g,名義分度值0.1mg,測(cè)分度值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼為三等2mg,修正值為0.01mg,質(zhì)量擴(kuò)展不確定度0.02mg。

檢定數(shù)據(jù):

檢定員1:  L₂=L_A-L_B=3.2(分度),L₁=L_Br-L_B=4.0(分度),m_r =2.01mg

檢定員2:  L₂=L_A-L_B=3.0(分度),L₁=L_Br-L_B=4.2(分度),m_r=2.01mg

以檢定員1的數(shù)據(jù)行分析。

4、標(biāo)準(zhǔn)不確定度覽表

5、標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

5.1標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（m_B）

等200g砝碼質(zhì)量擴(kuò)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（m_B）=0.2×1/3=0.067mg

5.2空氣浮力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（mρ）

                mρ=（V_A－V_B）（ρ_K－ρ_1..2）

u²（m_P=C²（V_A）u²（V_A）+ C²（V_B）u² V_B+ C²（ρ_K）u²（ρ_K）

估算本實(shí)驗(yàn)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(jí)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m_A與m_Β分別取zui值與zui小值

m_A=200.002g，m_Β=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(píng)定均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為

u（mρ）=?mρ／／㎎

5.3標(biāo)準(zhǔn)量與被檢量比較過程中天平示值變動(dòng)性，測(cè)定分度值的讀數(shù)誤差以及測(cè)分度值時(shí)采用的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（m_y）

由    m_y=（m_r/L₁）×L₂

得u²（m_y）=（L₂/ L₁）² u²（m_r）+（－m_r L₂/ L₁²）² u²( L₁)+（m_r/ L₁）²

u²（L₂）                                             （8）

式中：m_r—測(cè)分度值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼的折算質(zhì)量值，       m_r=2.01 mg

u（m_r）—測(cè)分度值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼的標(biāo)準(zhǔn)不

定度為0.02mg正態(tài)分布,置信概率99.73%,含因子

k=3,  u(m_r)=0.02㎎∕3=0.0067㎎;

   L₁—測(cè)天平分度值時(shí)，加2mg砝碼天平平衡位置改變量，L₁=4分度。

L₂—被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼相差的分度數(shù)，L₂=3.2分度；

u（L₁）—測(cè)天平分度值時(shí)引入的不確定度分量；

u（L₂）—標(biāo)準(zhǔn)量與被檢量相比較時(shí)引入的不確定量分量；

u（L₁）.（L ₂）—均由天平示值變動(dòng)性引入的，天平規(guī)程規(guī)定天平示值變動(dòng)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（m_y）=（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（m_y）=0.27mg

5.4標(biāo)準(zhǔn)量與被檢量比較時(shí)添加標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（m_w）

m_w為二等2 mg砝碼，其質(zhì)量擴(kuò)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（m_w）=0.02mg/3=0.0067 mg

6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

經(jīng)前面分析，不確定度分量彼此獨(dú)立，且都已折算成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

u_C²（m_A）= u²(m_B）+u²（mρ）+ u²（my）+ u²（m_w）

         =0.067²+0.02²+0.27²+0.0067²

         =0.08 mg

u_C（m_A）=0.28 mg

7擴(kuò)展不確定度   U=K×u _C（y）  取K=3

                U（ m_A ）=3×0.28=0.84 mg

8報(bào)告

三等200g砝碼檢定如下：

檢定員1：測(cè)得被檢砝碼修正值為+1.6 mg

檢定員2：測(cè)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

m_A=200.0015g    U=0.84 mg    K=3

結(jié)論：該砝碼測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度符合JJG99—2006《砝碼檢定規(guī)程》對(duì)三等砝碼的要求。

十、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證

   選用組M₁級(jí)被測(cè)砝碼，用被考核的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量穩(wěn)定的被測(cè)對(duì)象，然后將該被測(cè)對(duì)象用另套更的（上級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)行測(cè)量。以檢定結(jié)果數(shù)據(jù)行比較（檢定結(jié)果均勻）其測(cè)定結(jié)果如下：以組毫克組砝碼示值為例。

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

該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度得到驗(yàn)證。

十、結(jié)論

經(jīng)過驗(yàn)證，該F₂等級(jí)毫克克組砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置擴(kuò)展不確定度為0.84 mg，測(cè)量重復(fù)性為3.4 mg，符合JJG99—2006《砝碼檢定規(guī)程》的要求，可開展對(duì)砝碼的檢定。

十二、附加說明