F1等砝码标准装置技术报告1

1、计量标准技术报告 计量标准名称 F1等级克组砝码标准装置 计量标准负责人 熊金龙 建标单位名称（公章）沙洋县质量计量检验检测所 填 写 日 期 2014年9月 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( )一、建立计量标准的目的 为了适应市场经济发展的需要，提高服务企业的质量与能力，

2、促进量值传递的准确可靠，保障工作计量器具的准确使用，特建立本标准。二、计量标准的工作原理及其组成1、工作原理F1等级砝码组标准装置由E2等级标准砝码、标准天平组成。E2等级砝码向下传递F2等级及以下砝码采用ABBA循环的双次替代法，以消除量传过程中天平的示值误差和线性漂移的影响。其量传过程及工作原理如下：a.开启天平，将标准砝码放在天平的称盘上，稳定后读取天平示值A；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B；c.重复步骤b和a的操作，计算出A和B的算术平均值；d.通过m = m + mCIm/I公式计算出被检砝码实际质量。2、数学模型m = m+ mC +Im /I +

3、m 令：F= mC 简化后m = m+ F +Im/I+ m （1）式中：m -被测砝码的折算质量；m-标准砝码的折算质量；I-天平所指示的被测砝码示值的平均值和标准砝码示值的平均值之差()；m-实测天平灵敏度的小砝码的折算质量；I -加放m后天平示值的变化量；Cw-空气浮力修正因子，C=（ -）(1/ -1/)；ma-磁性影响。 三、计量标准器及主要配套设备计 量 标 准 器名 称型 号测量围不确定度或准确度等级或最大允许误差制造厂及出厂编号检定或校准机构检定周期或复校间隔标准砝码1mg500mgE2等级蓬莱（508）省计量院一年标准砝码1g500gE2等级蓬莱（508）省计量院一年主 要

4、配 套 设 备天平TG328A0.1mg200g3级上平市计量检定测试所1年天平TG332A0.01mg20g3级湘仪市计量检定测试所1年四、计量标准的主要技术指标 E2等级标准砝码 测量围 : 1mg500g扩展不确定度: U=(0.0020.25）mg k=2五、环境条件序号项 目要 求实际情况结 论1温 度F2等级以下常温常温合格2湿 度F2等级以下不大于80不大于80合格3456六、计量标准的量值溯源和传递框图上级计量标准计量测试技术研究院E1等级砝码1mg20kgU=0.001mg3mg(k=2)直接比较法 本级计量标准 沙洋县质量计量检验检 E2等级砝码1mg500g U=0.00

5、2mg0.25mg(k=2)组合测量 下级计量标准 分析天平（3级及以下）电子天平(I级及以下)F等级及以下砝码 七、计量标准的重复性试验在分析天平TG328A,器号为59728的天平上，选取一个100gF2等级的被检砝码在本装置正常工作的条件下，等精度重复测量10次，其各次测量结果如下:序号测量值xi(L)V=xi-XV13.00.0241023.00.0241032.96-0.0241042.95-0.0391052.97-0.0111063.00.0241073.00.0241082.94-0.04161092.95-0.03910103.00.02410X29.782.98实验标准偏差

6、s =0.02mg结论合格选用一稳定的F2等级100g被检砝码 ，在型号为TG328A的天平上每隔一段时间用该计量标准进行一组10次的测量，共测量3组，其各次测量结果如下:序号第1组第2组第3组11.01.21.221.01.31.231.21.21.141.11.21.151.01.21.261.11.31.171.21.21.181.21.11.191.11.21.1101.11.21.0 1.11.21.1 其稳定性为:max-min=0.1分度 =0.01 mg 小于扩展不确定度，故符合要求。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1. 概述1.1 测量依据:JJG9

7、9-2006砝码检定规程1.2环境条件:温度(18-23 ） 温度波动不大于3.5/4h,相对湿度不大于70.1.3测量标准:E2等级砝码(1mg-500g) U(0.0020.25)mg =21.4被测对象:F2 等级砝码(1mg-200g) U (0.021.0)mg =21.5测量方法:砝码的量传采用ABBA循环的双次替代法，以消除量传过程中天平的示值误差和线性漂移的影响。其量传过程及工作原理如下：a.开启天平，将标准砝码放在天平的称盘上，稳定后读取天平示值A；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B；c.重复步骤b和a的操作，计算出A和B的算术平均值；d.通过m

8、 = m + mCIm/I公式计算出被检砝码实际质量。2、数学模型m = m+ mC +Im /I +m 令：F= mC 简化后m = m+ F +Im/I+ m （1）式中：m -被测砝码的折算质量；m-标准砝码的折算质量；I-天平所指示的被测砝码示值的平均值和标准砝码示值的平均值之差()；m-实测天平灵敏度的小砝码的折算质量；I -加放m后天平示值的变化量；Cw-空气浮力修正因子，C=（ -）(1/ -1/)；ma-磁性影响。 3. 各输入量的标准不确定度评定 以1mg和200g砝码为例3.1测量过程的标准不确定度分量Uw(mc)的评定测量过程的标准不确定度可以通过连续测量得到测量列，采用

9、A类方法进行评定用TG328天平对1mg砝码在重复条件下连续测量10次，得到1.01,1.00，1.02，1.01，1.00，1.021.01，1.02，1.01，1.00实验标准差s=0.00816mg检定时以两组读数的算术平均值作为测量结果1mg砝码 Uw()=0.00577mg用TG328A天平对200g砝码在重复条件下连续测量10次，得到199.9998,199.9997,199.9999,199.9998,199.9999199.9998,199.9997,199.9997,199.9998,199.9999.实验标准差s=0.2581mg200g砝码 Uw()=0.1825mg3.

10、2由标准砝码引起的不确定U（mcr）评定3.2.1标准砝码检定证书中给书的扩展不确定度U(m)E2等级的1mg砝码 U（m）=U/k=0.002/2=0.001mgE2等级的200g砝码 U（m）=U/k=0.1/2=0.05mg3.2.2由标准砝码质量不稳定引入的不确定度u (m)根据JJG99-2006砝码检定规程，砝码的质量不稳定度不大于砝码质量最大允许误差的1/3。估计为均匀分布，因此E2等级的1mg砝码: u (m)=MPE/3=0.0011mgE2等级的200g砝码: u (m)=MPE/3=0.058mg3.2.3合成后由输入量m引入的不确定度u(m):u(m)= 因此:E2等级

11、的1mg砝码 u(m)=0.0015mgE2等级的200g砝码 u(m)=0.0766mg3.3由衡量仪器引起的不确定度Uba3.3.1由天平灵敏度引入的不确定度u(s)评定:用F1等级实际质量为10.02mg的砝码，在TG328B天平上测得的分度数为100.2 ，连续测量10次，测量结果分别为(mg):10.01，10.00,10.01,10.01,10.02，10.02，10.00，10.00，10.01，10.02.s=0.008mgu(s) =0.00080mg 3.3.2由机械天平分辨力引起的不确定度u(d)评定: u(d)=(d/5)/=0.016mg3.3.3由磁性引入的不确定度

12、u(ma)评定根据JJG99-2006砝码检定规程，符合F级的砝码，磁性引起的不确定度u(ma)可假设为零。3.3.4由偏载引入的不确定度u(E)评定根据JJG99-2006砝码检定规程，可忽略不计。Uba=0.016mg3.4由空气浮力引入的不确定度u(b)评定:通过空气浮力引入的极限误差来评定，采用B类方法进行评定。空气浮力引起的质量误差的修正:m0c=(vt-vr)(pa-p0)=m0(pa-p0)1/pt-1/pr查资料知，空气密度估计为(1.20 0.020)mg/cm,所以(pa-p0)= 0.020mg/cm由规程知，因F2等级砝码采用铝质材料制作，其密度为2.7 g/cm；F1

13、等级砝码采用的不锈钢材料制作，其密度为7.95 g/cm。所以，1g、100g的F2等级砝码，其因空气浮力引入的不确定度分别为; 1mg砝码:mC=0.001g(1/2.7 g/cm-1/7.95 g/cm) 0.020mg/cm=4.89mg200g砝码: mC =200g(1/2.7 g/cm-1/7.95 g/cm) 0.020mg/cm=0.9783mg将mC估计为均匀分布，则1mg的u(b)= mC /=2.82mg 200g的u(b)= mC /=0.5648mg4. 合成不确定度UC（mct）评定4.1标准不确定度分量汇总 表1标准不确定度分量汇总表1mg标准不确定度分量u(x)

14、不确定度来源标准不确定度(mg)u ()测量重复性0.00577u(m)标准砝码0.0015u空气浮力2.82u测量仪器0.016表2标准不确定度分量汇总表200g标准不确定度分量u(x)不确定度来源标准不确定度(mg)u ()测量重复性0.1825u(m)标准砝码0.0766u空气浮力0.5648u测量仪器0.016因此，对1mgF等级砝码:u (m)=0.017mg 对200g F等级砝码:u (m)= =0.599mg5. 扩展不确定度的评定 取 =2，扩展不确定度U为，则 1mg: U=u(m)=20.017mg =0.034mg 200g: U=u(m)=20.599mg =1.198mg6. 测量不确定度的报告与表示F2等级砝码折算质量测量结果的扩展不确定度为1mg: U=0.034mg =2200g: U=1.198mg =2十、检定或校准结果的验证验证方法如下：选定质量分别为200g 、50g、20gF2等(级)砝码，经自检的数据与蓬莱砝码厂检定的数据比对，其检定结果如下:砝码标称值(g)本装置检定的砝码折算质量修正值(mg)蓬莱砝码厂砝码折算质量修正值(mg)比对结果差值(mg)2000.80.70.1500.40.5