F1毫克组、克组砝码标准装置技术报告

F1毫克组、克组砝码标准装置技术 计 量 标 准 名 称 F1等级毫克组、克组砝码标准装置 计量标准负责人 张学宏 建标单位名称(公章) 湘西州计量测试检定所 填 写 日 期 2012年2月28日 1 目 录 一、建立计量标准的目的 …………………………………………… ( ) 二、计量标准的工作原理及其组成 ………………………………… ( ) 三、计量标准器及主要的配套设备 ………………………………… ( ) 四、计量标准的主要技术指标 ……………………………………… ( ) 五、环境条件 ………………………………………………………… ( ) 六、计量标准的量值溯源和传递框图 ……………………………… ( ) 七、计量标准的测量重复性试验 …………………………………… ( ) 八、计量标准的稳定性考核 ………………………………………… ( ) 九、检定或校准结果的测量不确定度评定 ………………………… ( ) 十、检定或校准结果的验证 ………………………………………… ( ) 十一、结论 …………………………………………………………… ( ) 十二、附加说明 ……………………………………………………… ( ) 2 一、建立计量标准的目的 为保证我州质量量值的准确可靠，满足我州厂矿企事业单位的量值传递工作的需要，特建立此标准。 我州现有三等砝码20余盒，1-10级天平500多台，我所经过省院技术培训的检定员2人。并且已进行天平检定工作20多年，主要量传对象为医疗卫生、环境监测及厂矿单位，检定环境条件完全能满足规程要求。 二、计量标准的工作原理及其组成 二等砝码的检定采用同名义值有一等标准砝码组在相应精度的天平上采取替代或连续替代法等精密衡量法，以消除天平不等臂所引起的系统误差，此方法符合JJG99-2006砝码检定规程的技术要求。 其原理如下: 将被衡量的物体Q放在某盘上，另一盘放上平衡重物T，使之与物体平衡，设天平横梁两臂厂分别为a、b。 则Qb=Ta 即Q=Ta/b 然后不动平衡物，只把物体从秤盘上取下，并在该盘放上砝码P使之平衡 ?Q=P 在衡量结果中，不再含有横梁臂长的因素。 3 三、计量标准器及主要配套设备 不确定度或 检定周制造厂及 检定或 准确度等或 名 称 型 号 测量范围 期或复出厂编号 校准机构 最大允许误差 校间隔 山东蓬莱天平砝码 二等 省院 1年 1mg,200g 配件厂/141 计 山东蓬莱天平量 砝码 F1等级 省院 1年 1mg,200g 配件厂/069 标 准 器 上 湘仪天平厂/24265 天平 TG328B 1mg,200g ?级 州计量所 1级 3? 主 要 配 套 设 备 4 四、计量标准的主要技术指标 1、装置精度等级:F等级 1 2、 测量范围:1mg-200g 五、环境条件 序号 项 目 要 求 实际情况 结 论 1 温度 (18,23)? 符合要求 (19.2-21.6)? 2 相对湿度 ,70%RH 符合要求 (10~78)% 不得受振动气流及其它强室内环境 符合要求 3 无 磁场的影响 4 5 六、计量标准的量值溯源和传递框图 湖南省计量检测研究院 一等砝码 1mg ,20kg = (0.000001,25)mg U99 相应精密天平 湘西州计量测试检定所 F等级毫克组、克组砝码 1 1g,200g U= (0.020,1.0)mg 99 直接比较法 ??等级及以 3 各种天平 6 七、计量标准的重复性试验 计量标准测量重复性考核 选一个50g三等被检砝码在装置正常工作的条件下，等精度重复测量10次，记录结果如下: 测量值 (mg) 2011年3月 测量次数 1 1.90 1.90 2 1.89 3 1.78 4 1.80 5 1.77 6 7 1.88 1.82 8 1.82 9 1.86 10 1.84 平均值X n2X,X，，,i,1i0.05 S,n,1 符合要求 结 论 考核人员 7 八、计量标准的稳定性考核 对F等级毫克组、克组砝码的稳定性考核，由湖南省计量检测研究院的证书可知: 1 该标准装置长期稳定性符合F要求。 1 8 九、检定或校准结果的测量不确定度评定 1、 测量方法(依据JJG99-2006) 采用直接比较法或组合比较法，通过相应精度的标准天平替代接收标准砝码与被检砝码的质量信息， 输出标准砝码与被检砝码的质量量值，然后进行比较，环境条件:相对湿度不大于70%，温度波动 每4小时不大于1?。 2、 数字模型 根据规程提供的计算公式，被检砝码的折算质量值为 m=m*+(V,V)(ρ,ρ) (1) ABABk1..2 设mρ=(V,V)(ρ,ρ), ABk1..2 L,Lmr，，ABmr= ,L,LBBr ,L,L,=L, L,L=L,BrB1AB2 则mr=(m,L),L rl2 得Ma=m+m?m?m (2) Bρrw 3、方差与灵敏系数 222根据(2)式，可由 u=【?f,?】 u(x) (3) cxii, 以200g为例: 2222222 得 u(m)=C(m)u(m)+C(m)u+(m)+ C(m)u ABBρρr22(m)+C(m)u(m) (4) rww 2222222 u(m)=u(m)+u(m)+(L,L)u(m)+(,mL)u(L) ?ABρ21rr11 222+(m,L)u(m)+u(m) r1rw 灵敏系数 (5) C(m)=?f,?(m)=1, C(m)=?f,?(m)=1 BBρρ C(m)=?f,?(m)=?L,L, rr212C(L)=?f,? L=?【,(mL),L】 ?11r11 C(L)=?f,? L=?(mL) ?22r1 C(m)=?f,?(m)=?1 ww 被测量(输出量):二等200g砝码，规程给出该砝码质量允差?1.5mg，质量扩展不确定度为0.6 mg。 标准量(输入量):一等200g砝码，该砝码质量允差?0.5mg ，质量扩展不确定度为0.2mg，为了方便，假设其折算质量修正值为零。 衡量仪器:采用三级天平,最大秤量200g,名义分度值0.1mg,测分度值的标准小砝码为二等2mg,修正值为0.01mg,质量扩展不确定度0.02mg。 检定数据: 9 检定员1: L=L-L=3.2(分度),L=L-L=4.0(分度),m =2.01mg 2AB1BrBr检定员2: L=L-L=3.0(分度),L=L-L=4.2(分度),m=2.01mg 2AB1BrBr以检定员1的数据进行分析。 4、标准不确定度一览 标准不确 标准不灵敏系不确定 定度分量 不确定度来源 确定值 数 度贡献 u(x) u(x) ii u(m) 标准砝码引入 0.067 1 0.067 B u(m) 空气浮力引入 0.02 1 0.02 , u(m) 砝码替代秤量引0.27 ?1 0.27 r 入 u(m) 标准量与被检量0.0067 ?1 0.0067 w 比较时添加标准 小砝码引入 5、标准不确定度分量。 5.1标准砝码引入的标准不确定度分量u(m) B 一等200g砝码质量扩展不确定度为0.2mg，正态分布，置信概率99.73%，包含因子K=3， u(m)=0.2×1/3=0.067mg B 5.2空气浮力引入的标准不确定度分量u(mρ) mρ=(V,V)(ρ,ρ)ABK1..2 2222222u(mC(V)u(V)+ C(V)u V+ C(ρ)u(ρ) P=AABBKK估算本实验室由空气浮力引入的最大误差。 3查的制造二等克组砝码材料为奥氏体不锈钢，材料密度为7.85g/cm，各等砝码及3、4级砝码也可用铜 33合金，材料密度为8.4g/cm，取偏离量7.85—8.4 g/cm来分析。砝码质量m与m分别取最大值与最小AΒ 值 m=200.002g，m=199.998g AΒ ,0.0153本所恒温室一年内平均空气密在( 1.2 )g/cm范围内，由空气浮力引入的最大误差为 ,0.020 ?mρ=(200.002/7.85,199.998/8.4)0.02=0.033mg 由空气浮力引入的不确定度通过空气浮力引入的最大误差评定均匀分布，标准不确定度分量为 3,0.0333,0.02u(mρ)=?mρ,,? 5.3标准量与被检量比较过程中天平示值变动性，测定分度值的读数误差以及测分度值时采用的标准小砝 码引入的标准不确定度分量u(m) y 由 m=(m/L)×L yr122222222得u(m)=(L/ L) u(m)+(,m L/ L) u( L)+(m/ L) y21rr211r12u(L) (8) 2 式中:m—测分度值的标准小砝码的折算质量值， m=2.01 mg rr u(m)—测分度值的标准小砝码的标准不确定度，查得，二等2 mg砝码质量扩展不确 r 10 定度为0.02mg正态分布,置信概率99.73%,包含因子 k=3, u(m)=0.02??3=0.0067?; r L—测天平分度值时，加2mg砝码天平平衡位置改变量，L=4分度。 11L—被检砝码与标准砝码相差的分度数，L=3.2分度; 22u(L)—测天平分度值时引入的不确定度分量; 1 u(L)—标准量与被检量相比较时引入的不确定量分量; 2 u(L).(L)—均由天平示值变动性引入的，天平规程规定天平示值变动性允许误差为1分度,均匀1 2 分布，2人各检一次则 3，2u(L)=u (L)=1分度/() =0.41分度。 1 2 22222222u(m)=(3.2/4)0.067+(,2.01×3.2/4)(0.41)+(2.01,4)(0.41) y =0.004288+0.1616×0.168+0.253×0.168 =0.004288+0.027+0.043=0.074 2u(m)=0.27mg y 5.4标准量与被检量比较时添加标准小砝码引入的标准不确定度分量u(m) w m为二等2 mg砝码，其质量扩展不确定度为0.02mg，正态分布， w 置信概率为99.73%，包含因子K=3. u(m)=0.02mg/3=0.0067 mg w 6合成标准不确定度 经前面分析，不确定度分量彼此独立，且都已折算成标准不确定度，其合成标准不确定度为 22222u(m)= u(m)+u(mρ)+ u(my)+ u(m) CABw2222 =0.067+0.02+0.27+0.0067 =0.08 mg u(m)=0.28 mg CA 7扩展不确定度 U=K×u (y) 取K=3 C U( m )=3×0.28=0.84 mg A 8报告 二等200g砝码检定如下: 检定员1:测得被检砝码修正值为+1.6 mg 检定员2:测得被检砝码修正值为+1.4 mg 被检砝码的最终结果取两人检定结果的算术平均值1.5 mg m=200.00015g U=0.84 mg K=3 A 结论:该砝码测量结果扩展不确定度符合JJG99—2006《砝码检定规程》对二等砝码的要求。 11 十、检定或校准结果的验证 由湖南省计量检测研究院的证书可知该F等级毫克组、克组砝码的测量不确定度均小于上1述理论值，从而不确定度得到验证。 12 十一、结论 ?1、该标准装置满足检定0.1mg—200g?级及以下级别机械天平要求。 32、该标准装置满足检定1g—200gM等级及以下等级砝码要求。 1 ??3、该标准装置满足检定0.1mg—200g? ,?电子天平要求。 十二、附加说明 该标准装置开展检定的技术依据为: 1、 JJG98-2006 机械天平检定规程 2、 JJG99-2006砝码检定规程 3、 JJG1036-2008 电子天平检定规程 13