建立砝码质量计量标准如何选择主标准器及配套设备

建立 砝码 质量 计量标 准要依 据JJG99—2006 《砝码》检定规 程 的要 求 ，结 合实 际工作选择 主标准 器与配套设备

、 分析说明

1．主标 准 器 的 选择
主标准器 (标准砝码 )使用 时 ，应考 虑其 质量修正值 ．其扩展不确定度应不于被检砝码 允许误差 的1／9 ，这时标准砝 码可选择 高等级标 准砝码 。采用逐级传递 ；如果 主标准器 (标 准砝码 )使用 时不考虑其质量修正值 ．只按砝码上标 注的质量值考虑 ．这时标 准砝码 的扩展 不确定度 按砝码 的最允 许误差计算 ．要想其扩展不确定度应不 于被检砝码允许 误差 的l／9．就 只能隔级传递 而不能逐级传递

2．配套设备的选择
质量测量不确定度来 源为 ：上等级标准砝码 、对被检砝码 的空气 浮力修 正及衡量仪器 对空气 浮力修正及衡量仪器 的要求是 ：空气 浮力修正和衡量仪器 两项不 确定度 分量之 和不能 过被检 砝码最 允许误1 1 6 中[ ] itN 2033 7口王春荣 孟景华差 的2／9 如果在测量 过程 中被检砝 码行 了空气浮力修正 ．这样衡量仪器带来的不确定度 影响就可 以占被检砝码 质量允差 的1／6 ．如果 被检砝码质 量修正值中没有括空气浮力修正部分 ．这 时衡量仪器带来 的不 确定度 影 响就只 能 占被检 砝码 质量 允差 的 1／9．在JJG 99—2006中，衡量仪器的不确定度括重复性 、灵敏度 、分辨力 、偏载等 。

二 、实例探讨
1．实例 1
N F 等级lkg标准砝码 检定M 。等级1kg砝码 ，当F等N lkg$~ 带有修 正值行质量传递 时 ．要求其 扩展不确定度不能 于被检砝码 允差 的1／3  等N lkg标准砝码 的质量允差是 16m g．其扩展不确定度最极限值l~ J5m g，被检M 等级1kg砝码的质量 允差 为50m g，满足标准砝码 扩展不确 定度不 于被 检砝 码允 许误差的1／9要求 。当F 等级 lkg标准砝 码不考 虑其修正值 ，按标称值 1kg砝码行量传 时 ，其 扩 展 不 确定 度 按 最 允 许 误 差考 虑 ．其 值 等 于16m g，不满 足M 等级 1kg砝码质 量允差 的1，9的要求这 时F：等级 1kg标 准砝码 只能 检定M 以下 等级 1kg砝码 。被检 砝码 与标准砝 码行 比较 的衡 量仪 器统 称质量 比较仪 考 虑到 比较仪 在质量计 量工 作 中的特点 ．比较仪检测括 以下几个方 面 ：重复性测量 、偏 载测量 以及 为避免 比较仪 自身示 值误差 带来 的影响 而行的局部示值误差 的测量 这些 因素都对被检砝码测量结果带来不确定度影响 检测质量 比较仪重 复性采用 10次A BBA 或A BA 的测量 方式 ．测量结果 的标 准偏差 采用贝赛尔公式计算 。重复性 、偏载 、局部示值误差 的测量方法 可参考JJF1326—2011《质量 比较 仪校准规范》，下 面笔 者对衡 量仪器的选择行探讨 。

2．实例2
某企业建立套E，等级 克组砝 码标准装置 ．需要检定F】等g3~@ 200g砝码 。当地海拔高度小于800m ，此时F 等级砝 码 的空气浮力 修正要 小于该 砝码最 允许误差 的1／9 ，按照JJG99—2006的要求 ，此被 检砝码 的质量修正值不需考虑 空气 浮力修 正 ．因此 比较仪 的合成标准 不确定 度必须小 于被 检砝码 最允 许误差 的1／9。F。等 级200g砝码 的最 允许 误差 为 1．Om g，那 么只能选 择合成 标准 不确 定度小 于0．1lm g的质量 比较仪 。下面选择 最小读 数能力为0．1m g或0．01m g的质 量比较仪行分析

1．若选择0．Olm g~ 比较仪 ．在 比较仪 为200g 载荷 点下行测量
(1)比较 仪的重复性测量
使用 个标 准砝码 ．采用A BBA 的测 量方式重复测量lO次 ，10次测量差值(单位：m g)分别为0．O1、0．O0、0．oo 、0．o2、O．o0 、0．o0、0．o0、0．02 、O．02、0．00。单次测量
结果 的标准 偏差 ：= 0．0 12m g
重复性测量 的标准不确定度
 中 ： 广 温 度影 响 的不确 定度 分量 变化 量 ；
P-～ 标准 载荷砝 码 ；u广 比较 仪在 被测 载荷 点 下的显示分辨力引起 的不确定度分量比较 仪 的温 度影 响平 均 特性 TK =0．003x10-6K ～．T E C H N O L O G Y检定、使用与调测量过程 中的温度变化量A T- -0．1oC ．则(△  )2-  ×(0．1×3×10 )比较仪实际分度 值
 

(2)比较仪 的偏载误差测量
比较仪偏载误差采用 A BBA 的测量方式 ．利用砝码放在 衡量盘 中间位置 的示值 与放在衡 量盘前 后左右 4 个位置的示值之差获得偏载误差测量 的不确定度
 

(3)比较 仪的局 部示值 误差测 量
按 照 JJF1326—2011《质 量 比较仪校 准规 范》的要求 ，测量局 部示 值误差 时 ，需加 载质量 范围为 (1000～5000)d 的标准小 砝码行 测量 ，重复测 量 3 次 ，测量结果 为标 准小砝码 的实 际质量值 与 比较 仪 3 次测 量结果 的平均值 之差
局部示值误差测量 的不确定度
V S +  +  ，n其 中弧：10．005m g， ：(  )式 中 ： ——测局部 示值误差 的标准小砝 码质量值 ； —— 测局部示值误差 的标 准小砝码 质量值 的扩展不确定度U)R E 等级 ．1Om g 标准砝码的扩展不确定度的极 限值为 0．O026m g

因此 ：测量砝码 质量值 时 ，衡 量仪器 的合 成标准不确定度括质量 比较仪重 复性测 量标准不确定度 、偏载误差测量的标准不确定度 、局 部示值误差测量 的
标准不确定度
V o． 00292+0．012 +0．013= 0．O 18m g通 过上述分 析计算 表 明 ．选 择最 小读 数能力 为0．Olm g 的 比较仪 能 满足 F。等级 200g 砝 码对 其合 成标准不确定度小 于 0．1lm g 的检定要求 。

2．若选择 0．1m g 的比较仪 ．在比较 仪为 200g 的栽荷点下行测量

(1)比较仪 的重 复性测量
使 用个 标准砝 码 ．采用 A BBA 的测量方式重复测量 l0 次 ，l0 次测量差值 (单位 ：m g)分别为 0．1、0．0 、0． 0 、0．2、O．1、0．0 、0．1、0．2 、0．2、0．0。单次测量结果的标准偏差 ：= 0．13r a g
重复性测量的标准不确定度“  、／a7P式 中 ：0c广 温度 影响 的不 确定度 分 量变 化量 ；— —标准 载荷 砝码 ；tt厂 比较 仪 在被测 载 荷点 下的显示分辨力 引起 的不确定度分量 。Lt 较仪 的温度 影响平 均 特性  =0．003x 10-6K～．测 量过程 中的温度变化量 A T=0．1。【=．则
 

(2)比较仪 的偏载误差测量比较仪偏 载误差 采用 A BBA 的测量方 式 ．利用砝码 放在衡 量盘 中间位置 的示值与 放在衡量 盘前后 左右 4 个位置 的示值之差获得偏 载误差测量 的不确定度
 

(3)比较仪的局部示值误差测量
按照 JJF1326—201l 的要求 ．测量局部 示值误 差时 ，需加载标准小砝码 行测量 ，重复测量 3 次 ，需 加载标 准小砝 码行 测量 ．重 复测量 3 次 ，测 量结果 为标准 小砝码 的实 际质量值 与 比较仪 3 次测量 结果 的平均值之差 。

局部示值误差校 准结果带来 的不确定度t~s- - - -V $  2l+Ⅱ其 中／' Rs- - - -10．O05m g,or,= (  )Z ,17 ts取 E 等级 lOm g 标准砝 码 的扩展不 确定 度 的极 限值 为 0．0026m g地=、／s2+  “  u= 0．14r a g因此测量砝码质量值时 ，考虑质量 比较仪重复性 、偏载误差 、局部示值误差的影响带来 的不确定度 ，则衡量仪器的合成标准不确定度分别由单次测量结果标准偏差及其标准不确定度 、偏载误 差测量值及其标准不确定度、局部示值误差测量值及其标准不确定度组成-0 ．19m g通 过上述 分析计 算表 明 ．选择 最小读 数能 力为0．1m g 的比较仪不能满足 F 等级 200g砝码的检定要求 。