M2等级砝码测量结果的不确定度评定

黄秀英（福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002）

M2等级砝码测量结果的不确定度评定

黄秀英
（福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002）

摘 要：本文根据JJG99-2006＜＜砝码检定规程＞＞，分析各种测量不确定度的来源，通过输测量过程的引起不确定度、标准砝码引起的不确定度、天平显示分辨力引起的不确定度的评定，空气浮力引起的不确定度、磁性引入的不确定度、计算出砝码在各称量点的不确定度评估值。

关键词：电子天平；标准砝码；不确定度；测量结果；标准不确定度；扩展不确定度

1前言

在一些测量测试仪器设备中，砝码的准确度直接影响该仪器的测试结果，如各种衡器称重及校准、弯曲试验机校准、耐压试验台校准、活塞压力计校准等等，这些砝码量值的准确与否直接关系到被测对象准确性，并进而影响产品质量检测结果。为了保证这些砝码量值传递的一致性、溯源性和准确性，本院建立了M2 等级砝码标准装置。在建标过程中，为了考核标准装置的性能，验证标准装置能否达到JJG99-2006 《砝码检定规程》的要求，依据GJB3756-99 《测量不确定度表示及评定》开展了标准装置测量不确定的评定。

2 概述

2.1 测量依据

JJG99-2006《砝码检定规程》 、JJG1036-2008《电子天平检定规程》。

2.2 环境条件

温度为20℃±5℃，且温度每4h变化不大于2℃，相对湿度不大于70%。且湿度每4h变化不大于15%。

2.3 测量标准

F1级砝码标准装置包括毫克组、克组和千克组砝码，量程分别为1～500mg， 1～200g和1～10kg；三台配套电子天平，型号规格分别为BS224S/220g/0.1mg，BSA332S/320/1mg、JJ3000B/3kg/10mg、KD-TAC-15/15kg/0.2g，用于开展10g～10kg专用砝码和M2及以下等级砝码校准。

2.4 被测对象M2等级砝码

选取50g，300g，3kg，10kg共4个测量点进行测量不确定度的评定。M2等级被检砝码的材料为铸铁，其密度设为7100kg/m3。标准砝码为F1等级砝码，折算质量标称值分别为50g，300g，3kg，10kg，F1等级标准砝码的材料为不锈钢，其密度设为7950kg/m3。

2.5 测量方法

采用单次替代法，采用ABA 循环使用电子天平， 将标准砝码（F1等级砝码） 直接一对一测量同标称质量M2等级砝码，可得到标准砝码，与被测砝码之间差值，将其差值加上F1等级标准砝码的折算质量值作为被测M2等级砝码的测量结果

表1

表2

表3

表4标准不确定度汇总表

表5

表6

3 所考虑的测量不确定度来源

测量不确定度评定的数学模型与确定的主要分量：

数学模型：mB=mA±△m。

式中：

mA——标准砝码的折算质量；

mB——被测砝码的折算质量；

△m——被测砝码与标准砝码的平衡位置的差值。

4 测量结果的不确定度评定

测量过程的标准不确定度可以通过连续测量得到测量列，采用A类方法进行评定。

取50g，300g，3kg，10kg，共4个标准砝码，在相同条件下分别用相对应的电子天平重复称量10次，得到测量列：

50g：0.1mg，0.2mg，0.1mg，0.2mg，0.1mg，0.2mg，0.2mg，0.1mg，0.1mg，0.2mg；

300g：0.001g，0.002g0.001g， 0.002g，0.001g，0.002g，0.002g，0.001g，0.002g，0.001g。

3kg：0.01g，0.01g，0.02g，0.02g，0.01g，0.02g，0.02g，0.01g，0.02g，0.01g。

10kg：0.0g，0.2g，0.0g，0.2g，0.2g，0.0g，0.2g，0.2g，0.0g，0.0g。

4.2 标准砝码引起的不确定度u （mcr）的评定

根据规程规定，砝码相邻两个周期检定结果之差不得超过该砝码最大允许误差的1/3，以均匀分布来估计这个分量。

uinst（mcr）=MPE/（3×） 结果见表2。

4.3 天平显示分辨力引起的不确定度ud

检定过程直接使用相应的电子天平进行测量，由天平显示分辨力引起的不确定度ud则采用B类方法进行评定，按均匀分布，包含因子k取。

结果见表3。

4.4 空气浮力引起的不确定度ub

根据规程中的技术要求，M2级被测砝码在20%的空气中平衡，无需进行空气浮力的平衡，可忽略不计。

4.5 磁性引入的不确定度uma

被测砝码满足规程中的技术要求，因此磁性引起的不确定度可忽略不计。

5 合成标准不确定度评定uc（mct）

5.1 标准不确定度汇总表

标准不确定度汇总表见表4。

5.2 合成标准不确定度的计算

输入量彼此独立不相关，合成标准不确定度按下式得到：

结果见表5。

6 扩展不确定度U（mct）的评定

结果见表6。

参考文献

[1] JJG99-2006，砝码检定规程[S].

[2]国家质量技术监督局计量司.测量不确定评定与表示指南[M].北京：中国计量出版社，2000.

[3] JJG 1036-2008，国家计量检定规程[S].

中图分类号：TH715

文献标识码：A