砝码计量标准实验室的建立 0 引言 砝码是质量计量 的核心 和质量量传 体系 的基础 ,质量实验室的建立为砝码量值的准确可靠和统 提供了有效的技术保障。但 由于各地区、单位发展不平衡 ,软、硬件的差别 ,使得各个实验室之间参差不齐 ,有的相对落后的地 区甚 至将不 同的项 目建立在同 实验室 内,造 成实 验室 环境 状况 的不 稳定 ,各项 目间相互 影响 ,非常不规范 。以下就 质量实验室的设计和标准器的选购谈几点看法 。
1 质量计量标 准装 置建 立 质量 实 验 室 必 须 括 质 量 计 量 标 准 装 置和 固定 的实 验 场 所 。 质 量 计 量 的 标 准 装 置 般 由标准砝码和衡量仪器 组成。标 准砝 码 的选 购较为简单 ,只需根据开展量传 砝码 的准确 度等级 ,依据JJG2053-2006(~质量计量器具》家计量检定 系统表和 JJG99-2006(砝码》检定规程 中各项技 术指标 的规定 ,选择相应的高等级的质量稳定且可靠的砝码 即可 。衡量仪器的选择则相对较为复杂,它 由标准天平或质量比较仪组成。标准天平若 采用机械天平 ,则相对简单 ,由于机械天平 的检定分度值与实际分度值相等 ,只要其 检定合 格且 合成 标准 不确 定度(即重复性 、灵敏度 、分辨力 、偏载等的合成 )在被检砝码 行 空气 浮力 修 正 时 ,小 于 被 检 砝 码 质 量 允许 误差 值 的六 分 之 ;在 被 检 砝 码 不 行 空气浮力修正时,小于被检砝码 允许误差值的九分之 ,即可。而质量 比较仪 就相对复杂了,
砝码计量标准实验室的建立目前 ,家并没有相应 的质量 比较仪 的检定规量垫 :程或校准规范,若参照 JJG 1036-2008(电子天平》的检定规程 ,按检定分度值与实际分度值 相等行检定 ,其偏 载或 线性 往 往 差 ,而采 用检 定分 度值为十倍 实际分度值 检定 ,其 准确度 又过 了砝码 的最 允 许误 差 ,无 法满 足 开展 检定 的要 求 。因此 ,在 比较 仪 的选 购 时 , 般建 议 可采 用两 套方 案 :1)参照被检砝码 的最允许误差表 ,选择多位的读数精度的比较仪 ,这样 既满足 了对衡量仪器的要求 ,又满足了 JJG1036-2008《电子天平》检定规程的规定。如开展 F 等级克组砝码的检定 ,其允差表要求精确到 0.1mg,可选择读数精度为 0.01mg的比较仪作为衡量仪器。当然 ,该方案般是在资金允许 的情况下采用 ,因为不 同的读数精度 ,其格往 往相 差悬 殊 。2)若受条件所限 ,只能采用与砝码允差表相同精度的质量比较仪 ,则选购质量 比较仪 时就要十分注意了。由于砝码检定 的方法是 闭环替代法 (AB—BA法 ),它是通过标 准砝码与被检砝码的差值来计算其折算 ,并判 断其 是否 ,它所关注 的最重要的技术 指标 为衡量仪器 的重复性 ,因此 ,在选购 比较仪时,应重点关 注其 重复性 ,尽可能选择重复性小的比较仪 (这里要特别 注意 :电子 比较仪 的说 明书 中提供 的 重 复 性 指 标 部 分 是 采 用 标 准 偏差 法计 算得 到 的 ,而 非 我们 在 电子 天 平 检 定 过程 中采用 的极差 法 );同 时在 砝 码 检 定 的过 程 中 ,根据 被检砝 码 的最 允 许 误 差 (MPE)与 比较 仪 的重 复 性误差 (Js)之比来决定测量次数(n),其三者之间的关系可参照表 1。表 1 MPE、S、,l三者 之间 的关 系Js:MPE1:10 11:7 2l:5 4l:4 61:3 l0由此可见 ,采用该 方案时,通过选择重复性尽可能小的质量 比较仪和增加测量次数来降低 比较仪在砝码 检定过 程 中所 引人 的不 确 定度 ,以满足 砝码检定规程的要求 ,量传 的准确性。
2 实验室的环境条件质量 实验室 的要 求 是非 常严 格 的 ,它不 允 许有容易察觉的振动和气 ,应尽量远离振 源和磁 源,实验室内的标 准砝码 和衡量仪器应避免 阳光直接照射 。实验室应朝北,没有 向南 的窗户 ,阳光不能直接照射到实验室内部 ;应建立在整幢建筑物 内的层 ,下方没有任何其他 的建筑 ,周 围没有 明显的振源 ,以避免振动对衡 量仪器造 成影响 ;工作 台应悬 空 ,不能 与墙 面相 连 ,其 四周 须 挖 防 振沟 ,对 实验室内的地表和工作台面应行振动指标的测量 ,且工作台面还需行振动频率的测量 ,如开展 F 等级砝码检定 ,其从地表测量的振动指标 ,应小于 5×10 g(g表 示重 力加 速度 ),而从工作 台面测 量 的振动指标,应小于 0.5×10~g,且其 振动频 率 (低 频段 )范围在 50~500Hz以内;另外 ,在工作 台上方 ,距离工作 台面 0.3m处 ,风 速应不于 0.1m/s;质量实验室般应 采用集 中恒温 的方式 ,其 空气交换速率不得少于 30次/h,新风与实验室 内回送 的旧风 的交 换 比例 低 于 30% ,循 环 风 采 用 上 送 下 回的送 风模 式 ,以保 证 实 验 室 内气 的均 匀 性 ,使 衡量 仪器 更 加 稳 定 ;实 验 室 内 的 光 源 最 好 为 冷 光 灯(如 日光 灯 ),其 周 围不 应 有 容 易察 觉 的磁 干 扰存在 。此外 ,实 验 室 内部 的 布 局 是 否 合 理 也 是 影 响衡 量 仪 器 计 量 性 能 的 重 要 因 素 。实 验 室 内 部 ,与 门成 对 角线 的位 置是相 对气 象条件 比较稳定的位置 ,可用 于放置 准确度 等级相对较 高的衡量仪器 ,如检定准确度等级 较高 的被 检砝码 ;反之 ,越靠近实 验 室 门 ,气象 条 件 的稳定 性越 低 ,适合放置准确度等级较 低 的衡 量仪器 ,如检 定准确度等级较低 的被检砝 码 ;有条件 的实验室 可采用靠近 门 的 位 置 ,作 砝 码 清 洁 ,测 量 控 制 的 准备 间 。实验室内应 配备与开展检定 的砝码准确度等级相应的温度计和湿度计 ,以确保实验室 内温度与湿度的稳定 。如开展 F 等级砝码检定 ,应选用分度值 ≤0.1℃的温度计,准确度 ≤6%RH的湿度计 ,其温度控制在 17~23℃ ,每 4h最变化 2~C,湿度控制在 30% 70% ,每 4h最变化在 15% 内。其 中湿度控制尤其重要,在我江南地区的湿度相对较高 ,且实验室在楼 ,湿度就更 了,而衡量仪器对湿度非常敏感 ,特别是读数精度越高越明显 ,如 1P,g的比较仪在相对湿度过 70% 时的重复性最可达到相对湿度小于 50%时的两倍 ,从而造成测量结果 的不确定度增加。由此可见 ,实验室 内湿度的控制对测量准确是至关重要 的,若实验室 内湿度经常过 ,可考 虑单 独放置 台除湿机 ,对实验室的湿度 行有效 控制 ,以确保 实 验室环境 的稳 定 。
3 结束语随着各技术机构对 实验室 的建设和管理 的 日益重视 ,实验室设备 的更新换代 ,特别是些二 三线城市经济 的快 速发展 ,对计 量 的要 求 也越来越高 ,只有建立起规范 的、的实验室,才能真正做到量值的准确可靠
|