、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)或結果。

二、計量標準的工作原理及其組成

1、工作原理：

F₂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級砝碼傳遞質量量值。

用此項標準對基層1—10級天平行檢定。

先以高等的克砝碼與其標稱質量相當?shù)钠錁顺淤|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量的較小的群被檢砝碼相互比較。平衡方程式及砝碼質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量修正值*相同。各等級砝碼后，根據(jù)質量傳遞系統(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：

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*

           *：折算質量

三、計量標準器及主要配套設備

計   量   標   準   器

名     稱

型   號

測量范圍

不確定度

或準確度等級

或zui允許誤差

制造廠及

出廠編號

檢定或

校準機構

檢定周期或復校間隔

標準砝碼

1mg-500g

1Kg-20Kg

二等

沈陽天平儀器廠

300

青海省計量檢定測試所

12個月

主   要   配   套   設   備

分析天平

TG505

10mg-5Kg

五級

沈陽天平

儀器廠

093

西寧特鋼股份公司設備能源部標準檢定

12個月

分析天平

5SP50Kg

100mg-50Kg

五級

沈陽天平

儀器廠

5588023

西寧特鋼股份公司設備能源部標準檢定

12個月

四、計量標準的主要技術指標

1、 標準器的精度：F₂等級

                 2、  測量范圍：1mg－20Kg

五、環(huán)境條件

序號

項   目

要    求

實際情況

結    論

1

溫   度

（20±5）℃

20℃

2

濕   度

< 80%

65%

3

4

5

6

七、計量標準的重復性試驗

選取個20Kg四等砝碼，用本標準裝置重復測量10次，各次測量值如下；

S(y)=  =3.4

S=式中  S 裝置的重復性    n  重復性測量次數(shù)    y_i=每次測得值

y 各次測得值的平均值

該裝置zui重復誤差為≤±6，所以符合要求。

八、計量標準的穩(wěn)定性考核

選取個20Kg四等砝碼，等精度重復測量5次，分別取2013年1月.5、7、9、10日，各次測量值如下；

y_max ―   y_min=9.0 < |±300mg |  符合要求

所以該裝置穩(wěn)定性可靠。

九、檢定或校準結果的測量不確定度評定

1. 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量信息，輸出標準砝碼與被檢砝碼的質量量值，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?。

1. 數(shù)字模型

 根據(jù)規(guī)程提供的計算公式，被檢砝碼的折算質量值為

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

   設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

被測量（輸出量）：三等20Kg砝碼，規(guī)程給出該砝碼質量允差±300mg，質量擴展不確定度為60 mg。

標準量（輸入量）：三等20Kg砝碼，該砝碼質量允差±300mg ，質量擴展不確定度為20mg，為了方便，假設其折算質量修正值為。

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三等2mg,修正值為0.01mg,質量擴展不確定度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、標準不確定度覽表

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（m_B）

等200g砝碼質量擴展不確定度為0.2mg，正態(tài)分布，置信概率99.73%，含因子K=3，

                u（m_B）=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=（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                         

本所恒溫室年內平均空氣密在（ 1.2  ）g/cm³范圍內，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（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—測分度值的標準小砝碼的折算質量值，       m_r=2.01 mg

u（m_r）—測分度值的標準小砝碼的標準不

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（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（m_w）

m_w為二等2 mg砝碼，其質量擴展不確定度為0.02mg，正態(tài)分布，

置信概率為99.73%，含因子K=3.

u（m_w）=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

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擴展不確定度   U=K×u _C（y）  取K=3

                U（ m_A ）=3×0.28=0.84 mg

8報告

三等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終結果取兩人檢定結果的算術平均值1.5 mg

m_A=200.0015g    U=0.84 mg    K=3

結論：該砝碼測量結果擴展不確定度符合JJG99—2006《砝碼檢定規(guī)程》對三等砝碼的要求。

十、檢定或校準結果的驗證

   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。以檢定結果數(shù)據(jù)行比較（檢定結果均勻）其測定結果如下：以組毫克組砝碼示值為例。

比對結果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、結論

經(jīng)過驗證，該F₂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3.4 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