砝码不确定度评定报告

1 F1等级砝码测量不确定度评定 1 概述 1 1 校准依据 JJG99 2006 1 2 环境条件 温度 室温 18 25 温度波动 0 5 h 湿度 30 70 湿度波动 15 4h 1 3 测量标准 E2等级组砝码 测量范围 1mg 500g 编号 0460 4034 证书编 号 JA16J AC000035 JA16J AC000036 配套设备 电子天平 型号 CP225D 出厂编号 50360126 测量范围 0 220 g e 1mg 0 80 g e 0 1mg 1 4 被测对象 F1等级砝码三个 标称质量分别为 50mg 5g 和 100g 编号 1562 600 生产厂家 蓬莱市连惠砝码有限公司 材料 不锈钢 密度 接近 8 0 磁化率小于 0 005 3 g cm 1 5 测量方法 砝码的量传采用 ABBA 循环的双次替代衡量法 方法如下 a 开启天平预热后 将标准砝码放在天平的称盘上 稳定后读取天平示值 A1 b 取下标准砝码 换上同标称质量的被检砝码 稳定后读取天平示值 B1 c 重复步骤 b 和 a 的操作 得出 B2和 A2 d 分别计算出 A1和 A2的平均值 A 以及 B1和 B2的平均 值 B 得出 B A ci m e 通过公式计算出被检砝码实际质量 0 CS ctcrBAa S m mmVVI I 2 测量模型 0 CS ctcrBAa S m mmVVIF I 式中 mct 被测砝码的折算质量 2 mcr 标准砝码的折算质量 VB 被测砝码的体积 VA 标准砝码的体积 测量时 实验室的实际空气密度 a 约定的标准空气密度 0 被测砝码与标准砝码的平衡位置的差值 I mcs 测天平分度值的标准小砝码的折算质量 测天平分度值加放 mcs后的平衡位置改变值 S I F 磁性影响 设空气浮力引起的质量修正值为 则m 0BAa mVV 因此 CS ctcrp S m mmmIF I 3 输入量的标准不确定度评定 3 1 衡量过程的标准不确定度分量的评定 A 类评定 Ac um 对于 n 次重复测量 其实验标准差 即为衡量过程的标准不确定度分量 在电子天平 CP225D 上采用 ABBA 循环对砝码进行十次重复性测量 测量结 果如下表 1 所示 表 1 砝码测量结果 标准偏差值 测量次数 检定结果 mg 1 2345678910 50 mg 0 008 0 008 0 008 0 018 0 008 0 008 0 008 0 018 0 008 0 008 5g 0 052 0 052 0 042 0 032 0 052 0 052 0 052 0 042 0 052 0 042 标称 值 100g 0 11 0 11 0 11 0 21 0 11 0 11 0 11 0 11 0 11 0 11 则 50mg 0 0013mg 10 1 1 1 cic i Ac mm um n n 5g 0 0022mg 10 1 1 1 cic i Ac mm um n n 3 100g 0 0100 mg 10 1 1 1 cic i Ac mm um n n 3 2 由标准砝码 mcr 引入的不确定度分量 u mcr 评定 B 类评定 3 2 1 标准砝码检定证书中给出的扩展不确定度 ur mcr 由 JJG99 2006 砝码检定规程 给出标称质量分别为 50mg 5g 和 100mg 砝 码的最大允许误差分别为 0 012mg 0 05mg 和 0 16mg 扩展不确定度 U 0 004mg U 0 01mg 和 U 0 05mg 包含因子 k 2 50mg ur mcr U k 0 004mg 2 0 002mg 5g ur mcr U k 0 01mg 2 0 005 mg 100g ur mcr U k 0 05mg 2 0 025mg 3 2 2 由标准砝码质量不稳定性引入的不确定度分量 uinst mcr 标准砝码的质量不稳定性引入的不确定度分量可以根据标准砝码历年来送检 计量检定机构结果的年变化量计算出来 查历年的检定证书得检定数据如下表 2 所示 表 2 E2等级标准砝码历年检定数据 测量次数 检定结果 mg 20162015201420132012 50 mg0 0020 0010 0020 0020 003 5g 0 012 0 009 0 008 0 010 0 007标称值 100g 0 010 00 0 03 0 01 0 01 50mg uinst mcr maxmin 0 0030 001 0 0006 2 32 3 XX mg 5g uinst mcr mg maxmin 0 007 0 012 0 0014 2 32 3 XX 100g uinst mcr mg maxmin 0 00 0 03 0 0087 2 32 3 XX 3 2 3 合成后由输入量 mcr 引入的不确定度 u mcr 50mg u mcr 0 0021 mg 2 2 crinstcrr mumu 5g u mcr 0 0052 mg 2 2 crinstcrr mumu 4 100g u mcr 0 0265mg 2 2 crinstcrr mumu 3 3 衡量仪器引入的标准不确定度分量 uba B 类评定 衡量仪器的标准不确定度包括灵敏度引起的标准不确定度 us 鉴别力引起的 标准不确定度 ud和偏载误差引起的标准不确定度 uE 3 3 1 灵敏度引起的不确定度分量 us 测量天平灵敏度的小砝码为 1 mg E2等级砝码 其折算质量值为 1 003 mg 十次测量结果如下 0 99 mg 1 01 mg 1 01 mg 0 99 mg 1 01 mg 1 00 mg 1 00 mg 0 99 mg 0 99 mg 0 99 mg 0 000036 mg 2 22 2 22 2 1 s s s s s I Iu m mu mu 式中 0 004 mg ms 1 003 mg u ms 0 006 6 0 001 mg 0 999 1 m s I mg s 0 009 mg s Iu 3 3 2 由电子天平鉴别力引入的不确定度 ud 评定 0 01mg 0 1mg则 0 41d 0 0041mg 1 d 2 d 1d u2 3 2 d 0 0408mg 2d u2 3 2 d 3 3 3 由天平偏载引入的不确定度评定 使用天平时 在相邻的两次测量过程中 标准砝码与被测砝码之间的示值差 不等时 该示值认为由偏载误差引起 按均匀分布考虑计算此标准不确定度分量 则 0 0048mg 0 0096mg 1E u 1 3 23 D 2E u 1 3 23 D 3 3 4 衡量仪器的合成标准不确定度 uba 0 0063mg 222 ba111dsE uuuu 0 0419mg 222 ba222dsE uuuu 5 3 4 由空气浮力引入的不确定度 u mp 评定 2 22 2 2 0001 44 2 rttr bcrcracraaaa rttr uu ummm 空气密度 0 12mg 被测砝码密度接近 8 0 g 磁化率小于 a 3 cm 3 cm 0 005 标准砝码的密度为8 0 g 小于砝码最大允许误差的九分之一 3 cm 0 m C 可以不进行空气浮力修正 根据公式 所以u mp 00 b u 4 标准不确定度分量汇总 输入量的标准不确定度分量汇总如表 3 所示 表 3 标准不确定度分量汇总 标准不确定度分量 mg 标称值 标准不确 定度分量 标准不确定度来源 50 mg5g100g u mcr 标准砝码引入的不确定度分量0 00210 00520 0265 cw mu 衡量过程引入的标准不确定度分量0 00130 00220 0100 uba衡量仪器引入的标准不确定度分量0 00630 00630 0419 1 灵敏度0 0000360 0000360 000036 2 鉴别力0 00410 00410 0408 3 偏载0 00480 00480 0096 u m 空气浮力修正引入的不确定度分量 000 5 合成标准不确定度的计算 由于影响砝码测量结果的各不确定度分量彼此独立无关 合成标准不确定 度按下式得到 50mg 2222 ba ctcrc u mumumuum 222 0 0021 0 0013 0 0063 0 6 0 0067mg 5g 2222 ba ctcrc u mumumuum 222 0 0052 0 0022 0 0063 0 0 0085mg 100g 2222 ba ctcrc u mumumuum 222 0 0265 0 0100 0 0419 0 0 0506mg 6 扩展不确定度的评定 取 k 2 则扩展不确定度 U 为 50 mg U k u mct 2 0 0067mg 0 01mg 5g U k u mct 2 0 0085 mg 0 02mg 100g U k u mct 2 0 0506mg 0 1mg 7 测量不确定度的报告与表示 50 mg F1等级砝码折算质量测量结果的扩展不确定度为 U 0 01 mg k 2 5 g F1等级砝码折算质量测量结果的扩展不确定度为