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F2等級毫克組砝碼測量不確定度評定
1、測量過程簡述:
1.1、測量依據(jù):JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》
1.2、測量環(huán)境條件:溫度每4hzui變化3.5℃;相對濕度30%~70%,每4hzui變化15%;
1.3、F2等級毫克組砝碼測量標(biāo)準(zhǔn):主要計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備為E2等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼測量范圍1mg~500mg。
實(shí)驗(yàn)室的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備
序號 | 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備名稱 | 技術(shù)性能 |
1 | E2等級砝碼 | 測量范圍:1mg~500 mg |
序號 | 配套設(shè)備名稱 | 測量范圍 | 分度值 |
1 | XS3DU電子天平 | (0~0.8/3.1)g | 0.001mg/0.01mg |
1.4、被測對象:
被測F2等級毫克組砝碼的分類
名稱 | 砝碼 | |||||
等級 | F2 | M1 | M12 | M2 | M23 | M3 |
測量范圍 | 1mg~500mg |
1.5、測量方法:采用ABBA循環(huán)的雙次替代法,測量方法如下:
a、開啟電子天平,將標(biāo)準(zhǔn)砝碼放在天平的秤盤上,穩(wěn)定后讀取天平的示值
A1;
b、再把標(biāo)準(zhǔn)砝碼取下,將被測砝碼放在天平的秤盤上,穩(wěn)定后讀取天平的
示值B1;
c、重復(fù)步驟a和步驟b,得出B2和A2;
d、根據(jù)以上數(shù)據(jù),通過公式計(jì)算出被檢砝碼實(shí)際質(zhì)量;
1.6評估結(jié)果的使用:
在符合上述條件下的測量,般可使用本不確定度的評估結(jié)果。
二、F2等級毫克組砝碼 不確定度評定
1、數(shù)學(xué)模型:
式中: —被檢砝碼折算質(zhì)量值
—標(biāo)準(zhǔn)砝碼的折算質(zhì)量值;
— 被測砝碼和標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量差值。
被測砝碼和標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量差值在考慮到影響量后為
1.2 靈敏系數(shù)
2、測量F2等級毫克組砝碼不確定度來源分析:
2.1 被檢砝碼重復(fù)性測量引入的測量不確定度分量;
2.2 由標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的測量不確定度分量
2.2.1由標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度引入的測量不確定度分量;
2.2.2標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量不穩(wěn)定引入的不確定度分量;
2.3 衡器儀器的分辨力引入的測量不確定度分量;
2.4 衡器偏載引入的測量不確定度分量;
2.5 由空氣浮力引入的測量不確定度分量;
2.6 磁性引入的不確定度分量;(可忽略不計(jì))
3、測量不確定度的評定:
選用F2 等級砝碼1mg~500mg為被測,對1mg、500mg點(diǎn)為行評定
3.1 被檢F2等級毫克組砝碼重復(fù)性測量引入的測量不確定度分量(A類評定)。
在同條件下,短時(shí)間用本標(biāo)準(zhǔn)裝置行重復(fù)性試驗(yàn).選用F2 等級砝碼1 mg~500 mg為被測,在短時(shí)間內(nèi),連續(xù)獨(dú)立測量10次,獲得9組測量列,各次測得值如下:
(單位:mg)
標(biāo)稱值 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
1 mg | 0.017 | 0.016 | 0.017 | 0.016 | 0.017 | 0.018 | 0.016 | 0.017 | 0.017 | 0.017 |
500 mg | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.08 | 0.06 | 0.06 | 0.07 | 0.06 | 0.06 | 0.06 |
根據(jù)公式:算術(shù)平均值 ,實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差
,得出
1 mg: mg
500mg: mg
在實(shí)際測量中是以2次測量值的平均值(k =2)作為測量結(jié)果,所以不確定度是
1 mg: mg
500mg: mg
3.2由F2等級毫克組砝碼引入的測量不確定度分量(B類評定):
標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。應(yīng)當(dāng)由檢定證書中擴(kuò)展不確定度U和覆蓋因子k(通常k =2),并結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量的不穩(wěn)定性引起的不確定度得到:
3.2.1根據(jù)檢定規(guī)程中給出的E2等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼的擴(kuò)展不確定度≤
,含因子 k=2 ,標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為
1 mg: mg
500 mg: mg
3.2.2F2等級毫克組砝碼質(zhì)量不穩(wěn)定引入的不確定度分量(B類評定):
根據(jù)JJG 99-2006《砝碼檢定規(guī)程》,砝碼的質(zhì)量不穩(wěn)定度不于砝碼質(zhì)量zui允許誤差的1/3。估計(jì)為均勻分布,含因子,因此
=
1mg點(diǎn): mg
500mg點(diǎn): mg
所以由F2等級毫克組砝碼引入的測量不確定度
1mg點(diǎn): =
=0.016mg
500mg點(diǎn): =
=0.064mg
3.3衡器儀器的分辨力引入的測量不確定度分量(B類評定),XS3DU電子天平,d=0.001mg,估計(jì)為均勻分布,含因子
。因子
來自兩個(gè)讀數(shù),個(gè)是標(biāo)準(zhǔn)砝碼,個(gè)是被檢砝碼。
mg
(注:1mg用XS3DU電子天平,d =0.001 mg)
3.4衡器偏載引入的測量不確定度分量(B類評定)
在行相鄰兩次檢定時(shí)當(dāng)兩次標(biāo)準(zhǔn)砝碼與被檢砝碼之間的示值差是不相等的,可認(rèn)為是偏載造成的誤差根據(jù)上級檢定證書可知, XS3DU電子天平的偏載誤差為0.1,XS3DU電子天平的檢定分度值
為0.1mg,天平偏載引入的誤差為
3.5由空氣浮力引入的不確定度(B類評定):
資料表明南京的年平均空氣密度為(1.20±0.02)mg/cm3,=1.20mg/cm3所以(
-
)=±0.02mg/cm3, F2等級砝碼為不銹鋼材料,密度為(7.85~7.90)mg/cm3,E2等級砝碼為不銹鋼材料8.0mg/cm3 ,則
將mp估計(jì)為均勻分布,含因子,因此
= mp /
1 mg點(diǎn): mg
mg
500 mg點(diǎn): mg
mg
3.6磁性引入的不確定度(B類評定)
根據(jù)JJG 99-2006《砝碼檢定規(guī)程》,符合F級的砝碼,磁性引起的不確定度可假設(shè)為。
4、F2等級毫克組砝碼各項(xiàng)合成分量不確定覽表
1mg測量不確定度的評定
標(biāo)準(zhǔn)不確 定度分量 | 不確定度來源 | 標(biāo)準(zhǔn)不確 定度的值 | 靈敏系數(shù) | 分量不確 定度貢獻(xiàn) |
被檢砝碼重復(fù)性測量引入的不確定度分量 |
| 1 |
| |
標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的測量不確定度分量 |
| 1 |
| |
衡器儀器的分辨力引入的不確定度分量 |
| 1 |
| |
衡器偏載引入的不確定度分量 |
| 1 |
| |
空氣浮力引入的不確定度分量 |
| 1 |
|
500mg測量不確定度的評定
標(biāo)準(zhǔn)不確 定度分量 | 不確定度來源 | 標(biāo)準(zhǔn)不確 定度的值 | 靈敏系數(shù) | 分量不確 定度貢獻(xiàn) |
被檢砝碼重復(fù)性測量引入的不確定度分量 |
| 1 |
| |
標(biāo)準(zhǔn)砝碼折算質(zhì)量引入的不確定度分量 |
| 1 |
| |
標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量不穩(wěn)定引入的不確定度分量 |
| 1 |
| |
衡器儀器的分辨力引入的不確定度分量 |
| 1 |
| |
衡器偏載引入的不確定度分量 |
| 1 |
|
5、合成不確定度的評定
各輸入量彼此獨(dú)立不相關(guān),所以合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可按下式得到:
=
當(dāng)測量值為1mg時(shí) ≈0.0073 mg
當(dāng)測量值為500mg時(shí) ≈0.0095 mg
7、擴(kuò)展不確定度
7.1置信概率取95%,得k =2,擴(kuò)展不確定度為
當(dāng)測量值為1mg時(shí) = 2×
=2×0.0073
≈0.015 mg
當(dāng)測量值為500mg時(shí) =2×
=2×0.0095
≈0.019 mg
7.2 同理計(jì)算1mg~500mg范圍內(nèi)每個(gè)質(zhì)量標(biāo)稱值相應(yīng)的折算質(zhì)量的擴(kuò)展不確定度,如下表所示
標(biāo)稱值 | 不確定度來源(mg) | 合成不確定度 (mg) | 擴(kuò)展不確定度 K =2 (mg) | ||||
被測砝碼重復(fù)性測量 | 標(biāo)準(zhǔn)砝碼 | 衡器分辨力 | 衡器偏載 | 空氣浮力 | |||
1mg | 0.00045 | 0.0015 | 0.00041 | 0.0050 | 0.0053 | 0.011 | |
2 mg | 0.00050 | 0.0015 | 0.00041 | 0.0050 | 0.0053 | 0.011 | |
5 mg | 0.00058 | 0.0015 | 0.00041 | 0.0050 | 0.0053 | 0.011 | |
10 mg | 0.00050 | 0.0020 | 0.00041 | 0.0050 | 0.0054 | 0.011 | |
20 mg | 0.0004 | 0.0025 | 0.00041 | 0.0050 | 0.0057 | 0.012 | |
50 mg | 0.0034 | 0.0031 | 0.00041 | 0.0050 | 0.0068 | 0.014 | |
100 mg | 0.0037 | 0.0041 | 0.00041 | 0.0050 | 0.0075 | 0.015 | |
200 mg | 0.0050 | 0.0051 | 0.00041 | 0.0050 | 0.0087 | 0.018 | |
500 mg | 0.0047 | 0.0064 | 0.00041 | 0.0050 | 0.0094 | 0.019 |
8、校準(zhǔn)和測量能力(CMC)
根據(jù)JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》檢定規(guī)程中規(guī)定:在規(guī)定的準(zhǔn)確度等級內(nèi),任何個(gè)質(zhì)量標(biāo)稱值的單個(gè)砝碼。其折算質(zhì)量的擴(kuò)展不確定度U(k =2),應(yīng)不于相應(yīng)準(zhǔn)確度等級的zui允許誤差的三分之,F2等級砝碼是使用本公司標(biāo)準(zhǔn)裝置可校準(zhǔn)的*被校砝碼,因此該項(xiàng)目的CMC為如下表所示:且*測量能力為:
k =2
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