M1等級砝碼的檢定、校準、以及測量不確定度評定：

• 概述

F2等級1t標準砝碼裝置的建立及F2等級千克組標準砝碼裝置簡介:1.測量范圍:1000kg。2.計量標準器:50個F2等級20kg標準砝碼,每個砝碼的擴展不確定度U=0.1g(包含因子k=2)。3.主要配套設備:大質量比較儀,實際分度值d=10g,*大允許誤差為10g。4.典型的被檢定和校準對象:M1等級1000kg砝碼,*大可接受的擴展不確定度U=15g(包含因子k=2)。

• 測量方法

依據JJG99-2006《砝碼》檢定規程。選擇檢定M1等級1000kg砝碼中的質量測量作為建立F2等級1t標準砝碼裝置時測量不確定度的評定對象,即評定各被測砝碼折算質量的測量不確定度。被測量砝碼的折算質量用mA表示。測量方法為直接比較法,即在大質量比較儀上分別用閉環法(ABA法)直接比較被測砝碼與50個F2等級20kg標準,獲得相應的質量差,并且兩位檢定員各測1次,取平均值,經計算得到被測砝碼的折算質量。

• 數學模型

mA=mB+Δm=mB+(VA+VB)(ρK+ρ1.2)+ΔI·f式中:mA——被測的M1級砝碼;mB——50個F2等級砝碼的組合;VA——被測砝碼的體積;VB——標準砝碼的體積;ρK——檢定時實驗室的空氣密度;ρ1.2——參考空氣密度為1.2mg/cm3;ΔI——被測砝碼和參考砝碼對應的大質量比較儀示值差的平均值;f——比較儀的標尺因子。

四、不確定度來源及分量的評定

根據數學模型可知測量結果有4個不確定度來源,即測量重復性、參考砝碼、空氣浮力、大質量比較儀。4個不確定度來源引入的標準不確定度如下:1.測量重復性引入的標準不確定度uw(mA)也稱為衡量過程的標準不確定度。若進行多次測量,Δm的結果并不*定相同,導致被測砝碼質量的測量重復性會引入*定的不確定度分量,Δm測量的標準差是兩次測量的平均值的標準差。開環法(AB法)單次測量的標準差可根據大質量比較儀的*大允許誤差來估計,即為*大允許誤差δ的1/3。2.參考砝碼引入的標準不確定度uBef(mA)對應于參考砝碼質量mB的不確定度分量,計算公式為uBef(mA)=u(mA)=u02(mA)+uins2"(mB)式中:u0(mA)——參考砝碼上次校準或檢定時的標準不確定度;uins(mA)——參考砝碼質量不穩定性引入的標準不確定度,取相應砝碼質量*大允許誤差δ(mB)的13"3。查得其質量*大允許誤差δ(mB)=50×0.3g=15g,故uBef(mA)=〔δ(mB)6〕2+〔δ(mB)3"3〕2"=3.82g3.空氣浮力引入的標準不確定度ub(mA)表示空氣浮力修正項(ρK+ρ1.2)(VA+pVB)的不確定度分量。M1等級砝碼的檢定中,相應的空氣密度修正量相對于*大允許不確定度而言*般非常小。因此,*般并不進行空氣浮力修正。這時,通過估計空氣浮力修正值的大小來評定該不確定度分量。

*先,空氣密度*般控制在(ρK±0.12)mg/cm3;其次,F2等級千克組砝碼的材料是不銹鋼,材料密度為(790±140)kg/m3。從而,可計算出*大的空氣浮力修正量。因此,空氣浮力的標準不確定度ub(mA)可取為ub(mA)=1"3|(ρK+ρ1.2)(VA+VB)|max=1"3×0.12×(10007810-10008090)=0.31g4.大質量比較儀的標準不確定度uba(mA)對應于ΔI·f*項的不確定度分量,忽略偏載誤差的影響。只考慮靈敏度(或標尺因子f)、分辨力帶來的不確定度分量,其分別表示為us(mA)、ud(mA)。

五、合成標準不確定

由于各不確定度分量互相關聯,故合成標準不確定度可用下式計算:u(mA)=uw2(mA)+uBef2(mA)+ud2(mA)+uba2"(mA)=(103)2+3.822+0.312+3.312"=6.06g

• 擴展不確定度

取包含因子k=2,則擴展不確定度為U(mA)=ku(mA)=12g

• 不確定度報告

由上可得:1tM1等級砝碼質量測量的擴展不確定度U=12g,包含因子k=2。