F2级砝码折算质量测量结果的不确定度评定

张义富

福建省浦城县检验检测所，福建 浦城 353400

1 概述

（1） 检测依据：JJG99-2006《砝码检定规程》。

（2）检定环境要求：实验室温度应在18～23℃，砝码恒温后与室温基本一致。

（3）标准仪器：万分之一电子天平和F1 等级标准砝码。测量范围1mg～200g，其对应的相对扩展不确定度U为0.006～50mg，包含因子K=2。

（4） 被检对象：质量1g 的F2 等级砝码。与其对应的相对扩展不确定度为U 为0.02～200mg，包含因子K=2。

（5）检定步骤与方法：采用ABBA 循环法。测量时，把标准砝码A 放在电子天平托盘中间，当电子天平显示的数字稳定后读取电子天平的示值LA1，取下标准砝码，将被检砝码B 放在电子天平托盘中间，当电子天平显示的数字稳定后读取电子天平的示值LB；最后取下被测砝码；重复上面操作，将标准砝码A 放在电子天平托盘中间，当电子天平显示的数字稳定后读取电子天平的示值LA2；然后在电子天平中间加上标准小砝码mr，并读取数值LAr。最后依据JJG99-2006《砝码》检定规程的公式计算出被测砝码B 的折算质量示值。

（6）评定结果的使用：对符合以上方法检定的F2等级砝码，可以参照下面方法评定F2 等级砝码不确定度［1-2］。

2 数学公式模型

式中：mB：被检砝码的折算质量；

mA：标准砝码的折算质量 ；

LB：被测砝码在电子天平显示值；

LA1、LA2：标准砝码在电子天平显示值；

Mr：标准小砝码mrr 的折算质量值；

LAr：标准小砝码mrr 平衡位置后的示值；

3 各输入因素引入的标准不确定度评定

以测量F2 等级砝码1g 为实例。

（1）评定被检砝码质量（mB）的标准不确定度u（mB）的方法。

依据规程要求采用B 类评定方法对被检砝码折算质量的标准不确定度u（mB）进行评定。

1g 的F1 等级标准砝码的扩展不确定度为≤0.02mg 包含因子K=2，

1g 的F1 等级标准砝码的标准不确定度为：

估算不可靠性的值取10%，自由度的值均取50。

（2）评定天平重复性引入的标准不确定度的方法

采用A 类方法对天平重复性标准不确定度评定。

将1g 砝码放入TG332A 天平盘中心在同等条件下连续重复测量10次，获得测量示值为：1.00009，1.00004，1.00005，1.00009，1.00005，1.00006，1.00004，1.00006，1.00009，1.00005（g）。

实际情况下，每次测量为一次，则可得到标准不确定度：

1g 砝码，u（L1）=s（y）=0.020mg

则自由度vL1=10-1=9

（3）评定标准小砝码引入的标准不确定度u（mr）的方法

采用B 类方法对标准小砝码引入的标准不确定度u（mr）进行评定。

采用1mg 小砝码对TG332A 天平最小分度值测量时，其不确定度≤0.006mg 包含因子k=2，

估算不可靠性为10%，则自由度vmr=50

（4）评定测量天平分度值时天平重复性引入的标准不确定度u（L2）的方法

采用A 类方法对天平重复性引入标准不确定度u（L2）进行评定［3］。

将1g 砝码放入TG332A 天平盘中心在同等条件下连续重复测量10次，获得测量示值为：0.983，0.980，1.005，1.010，1.005，0.990，1.005，1.010，1.005，1.010（mg）。

实际情况下，以该次测量为测量结果，则可得到标准不确定度u（L2）

1g 砝码：u（L2）=0.011mg 则自由度v1（L2）=10-1=9

4 合成标准不确定度的评定

（1） 灵敏系数

（2）标准不确定度汇总表

各输入量因素引入的标准不确定度评定结果如表1。

测量数据：L1=1.0； L2=100.0； mr=1.01mg

注：表一中的u（L1）在测量过程中已考虑影响因素，所以需要乘以0.0101mg/分度。

（3）评定合成标准不确定度的计算方法

标准小砝码输入量质量值mr、标准砝码输入量质量值L1、被检砝码输入量质量值mB与相互独立且互不关联，按公式计算得到合成相对标准不确定度［4-5］。

1g 砝码的合成标准不确定度为：

（4）合成标准不确定度的有效自由度Veff

合成标准不确定度的有效自由度的值取Veff为20）

5 扩展不确定评定的计算方法

置信概率P 的值取95%，有效自由度Veff的值取20，查t分布图得：

1g 砝码：tp=t95（20）=2.09

1g 砝码：U95=t95（20）×Uc（mA）=2.09×0.025=0.05mg

6 测量结果不确定度报告的表述

被检 F2 等级砝码示值测量结果的扩展不确定度为：

U95=0.05mgVeff=20

7 结论

用该标准装置检定F2等级及以下砝码时其测量不确定度小于其是大允许误差为的1/3，符合JJG99-2006《砝码》检定规程要求。