張潔

(蘇州市計量測試研究所,江蘇 蘇州215000)

一、測量方法和過程

1測量條件和標(biāo)準(zhǔn)

以JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》為測量依據(jù)，擴展不確定度u為0.03mg～100mg之間，包含因子k=3。在常溫下測量，相對濕度＜80%RH。測量采用F2等級的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，測量范圍在10mg～20kg之間。

2測量過程

使用單次替代稱量法對F2等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼進行測量，由兩人分別使用天平測量，將標(biāo)準(zhǔn)砝碼直接分別測量同標(biāo)稱質(zhì)量M1等級砝碼，即可得標(biāo)準(zhǔn)砝碼和被測砝碼的差值。最后將兩個人分別測量的結(jié)果去平均值在加上F2等級砝碼質(zhì)量值即為被測M1等級砝碼的測量結(jié)果。

3數(shù)學(xué)模型

砝碼測量結(jié)果的不確定數(shù)學(xué)模型為m=ms+d，其中m為M1級砝碼的質(zhì)量值，ms為F2等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量值，d為被測砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的差值。

二、砝碼測量結(jié)果的不確定度

根據(jù)可能導(dǎo)致砝碼測量結(jié)果出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致砝碼測量結(jié)果不準(zhǔn)確的包括兩方面，即輸入量ms的標(biāo)準(zhǔn)不確定度和輸入量d的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，我們采取測量克組砝碼上下限10mg、20kg為例分析，具體如下。

1輸入量ms的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ms)

分別以10kg和1kg進行評定。

①以10kg砝碼為例u(ms)的評定根據(jù)JJG99-2006《砝碼檢定規(guī)程》中規(guī)定的F等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼擴展不確定度＜lOOmg，因子k=3，標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(ms)=0.6mg／3=0.20mg。則△u(ms)／u(ms)=0.10，自由度Vms=50。

②以1kg砝碼為例u(ms)的評定

同樣可知，F(xiàn)2等級標(biāo)準(zhǔn)砝碼lkg的擴展不確定度＜0.03mg，因子k=3,則計算可知標(biāo)準(zhǔn)不確定度u'(ms)=0.03mg/3=0.010mg,自由度 V'ms=50。

2輸入量d的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d)

從3個方面，即天平測量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，測天平分度值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，以及添加標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度3個分項進行，最后取均值即可計算出輸入量d的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d)。

①天平測量重復(fù)性引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d)

用天平在重復(fù)性條件下連續(xù)測量lkg砝碼9次，分別得到如下測量結(jié)果：1000.08g，1000.07g，1000.07g，1000.07g，1000.08g，1000.08g，1000.08g，1000.07g，1000.07g。

根據(jù)單次實驗標(biāo)準(zhǔn)差公式

計算得知S=0.052mg。采用同樣方法和同一砝碼在不同時間，各在重復(fù)性條件下連續(xù)測量9次，將每次得到的測量數(shù)據(jù)按上述方法計算得到單次實驗標(biāo)準(zhǔn)差S==0.19mg。

實際測量中，為方便起見應(yīng)以兩次測量的均值為測量結(jié)果，即0.13mg，自由度V為54。

②測天平分度值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d2)

即在測量200g砝碼實際分度值時選用10mg小砝碼，根據(jù)檢定規(guī)程中的規(guī)定，其擴展不確定度＜0.02mg，因子k=3，所以 u(d2)=0.02mg/3=0.0067mg，△u(d2)/u(d)=0.10，即自由度為Vd2=50。

③添加標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d3)

根據(jù)上述計算方法得到的測量結(jié)果與u(d2)相同。

④標(biāo)準(zhǔn)不確定度u／(d)的計算

標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(d)由3個標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項 u(d1)、u(d2)、(d3)構(gòu)成,則 200g砝碼不確定度為u2(d)=u2(d1)+u2(d2)+u2(d3)；分別將數(shù)值帶入，即 u(d)=0.04，自由度 Vd=50，測得 1g砝碼 u'd=0.0077mg，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的有效自由度為

其中C1、C2為靈敏系數(shù)，分別為

即1g砝碼，Vef為117，取有效自由度100；200g砝碼Vef為60，取有效自由度為50。

結(jié)語

用同等計量標(biāo)準(zhǔn)和本裝置對同個20g砝碼測量，本標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度為0.04，同等級標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度為0.404，對比結(jié)果滿足要求。

[1]傅憶賓.砝碼磁性測量結(jié)果的不確定度評定與分析[J].計量與測試技術(shù)，2012（1）.

[2]姜麗娜.砝碼測量結(jié)果不確定度的評定[J].計量與測試技術(shù)，2011（10）.

[3]薛靚，陳雪松，曾波等.砝碼磁化率對其折算質(zhì)量值的影響及量化分析[J].中國測試，2010(5).