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F1等級(jí)的砝碼計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)報(bào)告

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)名稱   F1等級(jí)毫克克組砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人           李  軼              

建標(biāo)單位名稱（公章）     上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)所

填寫日期         2013年05月10日    

、建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的…………………. ……. ……. …….….（1）

二、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成……………. ……. ……. …. （1）

三、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器及主要配套設(shè)備…………………. …….…………（2）

四、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)……. ……. ……. ……. ……. ……（3）

五、環(huán)境條件………………………………………. ……………… （3）

六、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值溯源和傳遞框圖…………….. ………………（4）

七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性試驗(yàn)………………….. ……………………（5）

八、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核………………………... ………………（6）

九、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定………………….. …（7）

十、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證…………………………………………（10）

十、結(jié)論……………………………………………………………（11）

十二、附加說(shuō)明………………………………………………………（11）

、建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的目的

加計(jì)量器具管理，規(guī)范計(jì)量器具檢定要求，保障家計(jì)量單位制的統(tǒng)和量值傳遞的致性、準(zhǔn)確性，為民經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及計(jì)量監(jiān)督管理提供公正、準(zhǔn)確的檢定、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)或結(jié)果。

二、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的工作原理及其組成

1、工作原理：

F1等級(jí)砝碼借助相應(yīng)精度的標(biāo)準(zhǔn)天平以比較法向F2級(jí)、M1級(jí)砝碼、M2級(jí)砝碼傳遞質(zhì)量量值。

用此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)基層1—10級(jí)天平、水分測(cè)定儀行檢定。

先以高等的克砝碼與其標(biāo)稱質(zhì)量相當(dāng)?shù)钠錁?biāo)秤質(zhì)量的較小的群被檢砝碼相比較，然后依次將被檢砝碼組中每個(gè)砝碼與相當(dāng)于其標(biāo)稱質(zhì)量的較小的群被檢砝碼相互比較。平衡方程式及砝碼質(zhì)量修正值公式形式上與檢定規(guī)程24.1.1項(xiàng)的平衡方程式及砝碼質(zhì)量修正值*相同。各等級(jí)砝碼后，根據(jù)質(zhì)量傳遞系統(tǒng)以及是否用于標(biāo)準(zhǔn)傳遞或測(cè)試工作，分別發(fā)給標(biāo)準(zhǔn)砝碼檢定證書或工作砝碼檢定證書。

2、組成：

左盤T 右盤B
左盤T 右盤A
左盤T 右盤A+

依公式：【KA】*=【KB】*+*(mg)

          a*=（VA-VB） （LA-LB）d±mw*

           *：折算質(zhì)量

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)名稱: 砝碼

測(cè)量范圍:1㎎-500g

不確定度或準(zhǔn)確度等級(jí)

zui允許誤差: F1等級(jí)

計(jì)量器具名稱: 砝碼

測(cè)量范圍：1mg-1000g

不確定度或

準(zhǔn)確度等級(jí)或

zui允許誤差:                                        F2等級(jí)及以下

計(jì)量器具名稱:機(jī)械天平、電子天平、架盤天平

測(cè)量范圍：10mg-1000g

不確定度或 準(zhǔn)確度等級(jí)或

zui允許誤差：  3級(jí)及以下；Ⅱ級(jí)及以下；3級(jí)  3級(jí)

        量傳----------      

七、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性試驗(yàn)

用該砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置及TG328A天平，編號(hào)為55165，在相同條件下，對(duì)個(gè)被檢的200gF2砝碼行10次測(cè)量，測(cè)量結(jié)果為：

在測(cè)量不確定度評(píng)定中，；因測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度為0.264mg。

顯然：0.082mg?。?.264mg ，

所以該標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性。式中:S—實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差, Xi—每次測(cè)量結(jié)果.

n—重復(fù)測(cè)量次數(shù)，X—測(cè)量結(jié)果的平均值。

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量重復(fù)性符合總不確定度的要求。

八、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性考核

  在2009年1月至6月用該套標(biāo)準(zhǔn)對(duì)穩(wěn)定性的砝碼行了4組測(cè)量，每組測(cè)量5次，取其算術(shù)平均值作為每組的測(cè)量結(jié)果，四組測(cè)量結(jié)果中zui值與zui小值之差作為該標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性。F11g砝碼zui允差為0.10mg

                                   分組測(cè)量數(shù)據(jù)            （單位：mg）

                                   數(shù)據(jù)綜合                 （單位：mg）

九、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的測(cè)量不確定度評(píng)定

測(cè)量方法（依據(jù)JJG99-2006）

采用直接比較法或組合比較法，通過(guò)相應(yīng)精度的標(biāo)準(zhǔn)天平替代接收標(biāo)準(zhǔn)砝碼與被檢砝碼的質(zhì)量信息，輸出標(biāo)準(zhǔn)砝碼與被檢砝碼的質(zhì)量量值，然后行比較，環(huán)境條件：相對(duì)濕度不于70%，溫度波動(dòng)每4小時(shí)不于1‍‍?。

數(shù)字模型

 根據(jù)規(guī)程提供的計(jì)算公式，被檢砝碼的折算質(zhì)量值為

   mA=mB*+（VA－VB）（ρk－ρ1..2）                       （1）

   設(shè)mρ=（VA－VB）（ρk－ρ1..2）,mr=

︱LBr－LB︱=L1,  LA－LB=L2,

則mr=（mr／Ll）／L2  

得Ma=mB+mρ±mr±mw                             （2）         

3、方差與靈敏系數(shù)

根據(jù)（2）式，可由  uc2= 【∂f／∂xi】2 u2（xi）          （3）

 以200g為例：

 得 u2（mA）=C2（mB）u2（mB）+C2（mρ）u2+（mρ）+ C2（mr）u2

（mr）+C2（mw）u2（mw）                                        （4）

 u2（mA）=u2（mB）+u2（mρ）+（L2／L1）2u2（mr）+（－mr·L1）2u2（L1）

+（mr／L1）2u2（mr）+u2（mw）

靈敏系數(shù)                                               （5）

C（mB）=∂f／∂（mB）=1,  C（mρ）=∂f／∂（mρ）=1

C（mr）=∂f／∂（mr）=±L2／L1,

C（L1）=∂f／∂ L1=±【－（mr·L1）／L12】

       C（L2）=∂f／∂ L2=±（mr·L1）

C（mw）=∂f／∂（mw）=±1

被測(cè)量（輸出量）：二等200g砝碼，規(guī)程給出該砝碼質(zhì)量允差±1.5mg，質(zhì)量擴(kuò)展不確定度為0.6 mg。

標(biāo)準(zhǔn)量（輸入量）：等200g砝碼，該砝碼質(zhì)量允差±0.5mg ，質(zhì)量擴(kuò)展不確定度為0.2mg，為了方便，假設(shè)其折算質(zhì)量修正值為。

衡量?jī)x器:采用三級(jí)天平,zui秤量200g,名義分度值0.1mg,測(cè)分度值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼為二等2mg,修正值為0.01mg,質(zhì)量擴(kuò)展不確定度0.02mg。

檢定數(shù)據(jù):

檢定員1:  L2=LA-LB=3.2(分度),L1=LBr-LB=4.0(分度),mr =2.01mg

檢定員2:  L2=LA-LB=3.0(分度),L1=LBr-LB=4.2(分度),mr=2.01mg

以檢定員1的數(shù)據(jù)行分析。

4、標(biāo)準(zhǔn)不確定度覽表標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（xi）

5、標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量。

5.1標(biāo)準(zhǔn)砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（mB）

等200g砝碼質(zhì)量擴(kuò)展不確定度為0.2mg，正態(tài)分布，置信概率99.73%，含因子K=3，

                u（mB）=0.2×1/3=0.067mg

5.2空氣浮力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（mρ）

                mρ=（VA－VB）（ρK－ρ1..2）

u2（mP=C2（VA）u2（VA）+ C2（VB）u2 VB+ C2（ρK）u2（ρK）

估算本實(shí)驗(yàn)室由空氣浮力引入的zui誤差。

查的制造二等克組砝碼材料為奧氏體不銹鋼，材料密度為7.85g/cm3，各等砝碼及3、4級(jí)砝碼也可用銅合金，材料密度為8.4g/cm3，取偏離量7.85—8.4 g/cm3來(lái)分析。砝碼質(zhì)量mA與mΒ分別取zui值與zui小值

mA=200.002g，mΒ=199.998g                         

本所恒溫室年內(nèi)平均空氣密在（ 1.2   ）g/cm3范圍內(nèi)，由空氣浮力引入的zui誤差為              

?mρ=（200.002/7.85－199.998/8.4）0.02=0.033mg

由空氣浮力引入的不確定度通過(guò)空氣浮力引入的zui誤差評(píng)定均勻分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量為

u（mρ）=?mρ／ ／ ㎎

5.3標(biāo)準(zhǔn)量與被檢量比較過(guò)程中天平示值變動(dòng)性，測(cè)定分度值的讀數(shù)誤差以及測(cè)分度值時(shí)采用的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（my）

由    my=（mr/L1）×L2

得u2（my）=（L2/ L1）2 u2（mr）+（－mr L2/ L12）2 u2( L1)+（mr/ L1）2

u2（L2）                                             （8）

式中：mr—測(cè)分度值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼的折算質(zhì)量值，       mr=2.01 mg

u（mr）—測(cè)分度值的標(biāo)準(zhǔn)小砝碼的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，查得，二等2 mg砝碼質(zhì)量擴(kuò)展不確

定度為0.02mg正態(tài)分布,置信概率99.73%,含因子

k=3,  u(mr)=0.02㎎∕3=0.0067㎎;

   L1—測(cè)天平分度值時(shí)，加2mg砝碼天平平衡位置改變量，L1=4分度。

L2—被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼相差的分度數(shù)，L2=3.2分度；

u（L1）—測(cè)天平分度值時(shí)引入的不確定度分量；

u（L2）—標(biāo)準(zhǔn)量與被檢量相比較時(shí)引入的不確定量分量；

u（L1）.（L 2）—均由天平示值變動(dòng)性引入的，天平規(guī)程規(guī)定天平示值變動(dòng)性允許誤差為1分度,均勻分布，2人各檢次則

u（L1）=u （L 2）=1分度/（ ） =0.41分度。

u2（my）=（3.2/4）20.0672+（－2.01×3.2/42）2（0.41）2+(2.01／4)2（0.41）2

=0.004288+0.1616×0.168+0.253×0.168

=0.004288+0.027+0.043=0.074

u2（my）=0.27mg

5.4標(biāo)準(zhǔn)量與被檢量比較時(shí)添加標(biāo)準(zhǔn)小砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u（mw）

mw為二等2 mg砝碼，其質(zhì)量擴(kuò)展不確定度為0.02mg，正態(tài)分布，

置信概率為99.73%，含因子K=3.

u（mw）=0.02mg/3=0.0067 mg

6合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

經(jīng)前面分析，不確定度分量彼此獨(dú)立，且都已折算成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

uC2（mA）= u2(mB）+u2（mρ）+ u2（my）+ u2（mw）

         =0.0672+0.022+0.272+0.00672

         =0.08 mg

uC（mA）=0.28 mg

7擴(kuò)展不確定度   U=K×u C（y）  取K=3

                U（ mA ）=3×0.28=0.84 mg

8報(bào)告

二等200g砝碼 檢定如下：

檢定員1：測(cè)得被檢砝碼修正值為+1.6 mg

檢定員2：測(cè)得被檢砝碼修正值為+1.4 mg

被檢砝碼的zui終結(jié)果取兩人檢定結(jié)果的算術(shù)平均值1.5 mg

mA=200.00015g    U=0.84 mg    K=3

結(jié)論：該砝碼測(cè)量結(jié)果擴(kuò)展不確定度符合JJG99—2006《砝碼檢定規(guī)程》對(duì)二等砝碼的要求。

十、檢定或校準(zhǔn)結(jié)果的驗(yàn)證

   選用組M1級(jí)被測(cè)砝碼，用被考核的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量穩(wěn)定的被測(cè)對(duì)象，然后將該被測(cè)對(duì)象用另套更的（上級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)行測(cè)量。以檢定結(jié)果數(shù)據(jù)行比較（檢定結(jié)果均勻）其測(cè)定結(jié)果如下：以組毫克組砝碼示值為例。

   比對(duì)結(jié)果zui值為0.02 mg，符合（砝碼檢定規(guī)程M1級(jí)允許誤差）的要求，兩組數(shù)據(jù)之差末過(guò)被檢對(duì)象允許極限誤差的三分之。

該計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量不確定度得到驗(yàn)證。

十、結(jié)論

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，該F1等級(jí)毫克克組砝碼標(biāo)準(zhǔn)裝置擴(kuò)展不確定度為0.84 mg，測(cè)量重復(fù)性為0.14 mg，符合JJG99—2006《砝碼檢定規(guī)程》的要求，可開展對(duì)砝碼的檢定。

十二、附加說(shuō)明