不同材料砝码的体积测量关系

不同材料的砝码的声学阻抗不同，其在测量中对测量结果的影响也不同，为此选取了不同材料的钢制、铜制砝码作为被测对象行测量。为减 小 非 线 性 对 系 统 带 来 的 影 响 ， 试 验 选 取 了1kg~20kg 范围的每个标称质量下制作 3 个 F1 级砝码，体积分别为标称质量下的 0.95 倍、1.0 倍和1.05 倍，定义体积标准偏差 σX=s/姨10 ，s 为单次实验标准偏差，每组测量 10 次。

砝码测量结果的不确定度分析为了评上述方法测量得到砝码体积的可信度，把砝码声学非接触式体积测量的方法和流体静力称重体积测量法行比较，所有的实验在温度为 25℃，相对湿度为 55％的恒温恒湿环境条件下行。系统的不确定度主要来源于声学法测量平均值本身与液态静力法测量值之间的差值以及液体静力法测量值本身的不确定度。 

（1） 测量均值的不确定度。基于统计学方法的A 类不确定度评定。如表 2，由于每个测量过程测量 10 次，则 n=10，测量均值的标准不确定度 ua=s/姨10 。 

（2） 非线性不确定度。非线性标准不确定度 uε由表 2 的 ε 线性度偏差估计得到，其采用 B 类评定。表面积的影响带来的不确定度含在该不确定度内。当 uε 假定为矩形分布，uε 由 ε/姨10 计算得到。 

（3） 参考体积的不确定度。参考砝码的体积不确定度 ur 由流体静力称重法评得到。流体静力称重体积测量的不确定度分量主要是水的密度。 

（4） 其他不确定度来源。声学非接触式体积测量的其他的不确定度和砝码的表面形状和粗糙度有关。但在测量中仅使用 OIML 类型的砝码为参考和测试砝码，比较测量的范围在标准体积的 0.95倍 ~1.05 倍的范围内，因此，以上的不确定度在本文的例子中可以忽略不计。测量中各个分量互不相关，合成不确定度 uc=ua2+uε2+ur 姨 2 。含因子 k 根据有效自由度计算得到。合成分布接近正态分布，扩展不确定度 U取 k=2。 

结论本文提出的声学非接触式体积测量的方法可以应用于不同材料的标准砝码体积测量。本文给出了 5kg~20kg 的不同材料砝码体积测量的实例，如表 3 所示。结合实例实验确定了影响声学法非接触砝码体积测量中对测量结果影响的空腔体积、技术交流 Technology Exchange23信号增益和测量频率的关键参数。根据测量结果，分析了测量不确定度，所有标称砝码的相对扩展不确定度值均小于 6×10-4。结果表明，对于不同材料的标准砝码，声学非接触式体积测量方法用于体积测量是*可行的，能够获得的结果