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M1等級(jí)砝碼的檢定、校準(zhǔn)、以及測(cè)量不確定度評(píng)定：

• 概述

F2等級(jí)1t標(biāo)準(zhǔn)砝碼裝置的建立及F2等級(jí)千克組標(biāo)準(zhǔn)砝碼裝置簡(jiǎn)介:1.測(cè)量范圍:1000kg。2.計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器:50個(gè)F2等級(jí)20kg標(biāo)準(zhǔn)砝碼,每個(gè)砝碼的擴(kuò)展不確定度U=0.1g(包含因子k=2)。3.主要配套設(shè)備:大質(zhì)量比較儀,實(shí)際分度值d=10g,*大允許誤差為10g。4.典型的被檢定和校準(zhǔn)對(duì)象:M1等級(jí)1000kg砝碼,*大可接受的擴(kuò)展不確定度U=15g(包含因子k=2)。

• 測(cè)量方法

依據(jù)JJG99-2006《砝碼》檢定規(guī)程。選擇檢定M1等級(jí)1000kg砝碼中的質(zhì)量測(cè)量作為建立F2等級(jí)1t標(biāo)準(zhǔn)砝碼裝置時(shí)測(cè)量不確定度的評(píng)定對(duì)象,即評(píng)定各被測(cè)砝碼折算質(zhì)量的測(cè)量不確定度。被測(cè)量砝碼的折算質(zhì)量用mA表示。測(cè)量方法為直接比較法,即在大質(zhì)量比較儀上分別用閉環(huán)法(ABA法)直接比較被測(cè)砝碼與50個(gè)F2等級(jí)20kg標(biāo)準(zhǔn),獲得相應(yīng)的質(zhì)量差,并且兩位檢定員各測(cè)1次,取平均值,經(jīng)計(jì)算得到被測(cè)砝碼的折算質(zhì)量。

• 數(shù)學(xué)模型

mA=mB+Δm=mB+(VA+VB)(ρK+ρ1.2)+ΔI·f式中:mA——被測(cè)的M1級(jí)砝碼;mB——50個(gè)F2等級(jí)砝碼的組合;VA——被測(cè)砝碼的體積;VB——標(biāo)準(zhǔn)砝碼的體積;ρK——檢定時(shí)實(shí)驗(yàn)室的空氣密度;ρ1.2——參考空氣密度為1.2mg/cm3;ΔI——被測(cè)砝碼和參考砝碼對(duì)應(yīng)的大質(zhì)量比較儀示值差的平均值;f——比較儀的標(biāo)尺因子。

四、不確定度來源及分量的評(píng)定

根據(jù)數(shù)學(xué)模型可知測(cè)量結(jié)果有4個(gè)不確定度來源,即測(cè)量重復(fù)性、參考砝碼、空氣浮力、大質(zhì)量比較儀。4個(gè)不確定度來源引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度如下:1.測(cè)量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uw(mA)也稱為衡量過程的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。若進(jìn)行多次測(cè)量,Δm的結(jié)果并不*定相同,導(dǎo)致被測(cè)砝碼質(zhì)量的測(cè)量重復(fù)性會(huì)引入*定的不確定度分量,Δm測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差是兩次測(cè)量的平均值的標(biāo)準(zhǔn)差。開環(huán)法(AB法)單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差可根據(jù)大質(zhì)量比較儀的*大允許誤差來估計(jì),即為*大允許誤差δ的1/3。2.參考砝碼引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uBef(mA)對(duì)應(yīng)于參考砝碼質(zhì)量mB的不確定度分量,計(jì)算公式為uBef(mA)=u(mA)=u02(mA)+uins2"(mB)式中:u0(mA)——參考砝碼上次校準(zhǔn)或檢定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度;uins(mA)——參考砝碼質(zhì)量不穩(wěn)定性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度,取相應(yīng)砝碼質(zhì)量*大允許誤差δ(mB)的13"3。查得其質(zhì)量*大允許誤差δ(mB)=50×0.3g=15g,故uBef(mA)=〔δ(mB)6〕2+〔δ(mB)3"3〕2"=3.82g3.空氣浮力引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub(mA)表示空氣浮力修正項(xiàng)(ρK+ρ1.2)(VA+pVB)的不確定度分量。M1等級(jí)砝碼的檢定中,相應(yīng)的空氣密度修正量相對(duì)于*大允許不確定度而言*般非常小。因此,*般并不進(jìn)行空氣浮力修正。這時(shí),通過估計(jì)空氣浮力修正值的大小來評(píng)定該不確定度分量。

*先,空氣密度*般控制在(ρK±0.12)mg/cm3;其次,F2等級(jí)千克組砝碼的材料是不銹鋼,材料密度為(790±140)kg/m3。從而,可計(jì)算出*大的空氣浮力修正量。因此,空氣浮力的標(biāo)準(zhǔn)不確定度ub(mA)可取為ub(mA)=1"3|(ρK+ρ1.2)(VA+VB)|max=1"3×0.12×(10007810-10008090)=0.31g4.大質(zhì)量比較儀的標(biāo)準(zhǔn)不確定度uba(mA)對(duì)應(yīng)于ΔI·f*項(xiàng)的不確定度分量,忽略偏載誤差的影響。只考慮靈敏度(或標(biāo)尺因子f)、分辨力帶來的不確定度分量,其分別表示為us(mA)、ud(mA)。

五、合成標(biāo)準(zhǔn)不確定

由于各不確定度分量互相關(guān)聯(lián),故合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可用下式計(jì)算:u(mA)=uw2(mA)+uBef2(mA)+ud2(mA)+uba2"(mA)=(103)2+3.822+0.312+3.312"=6.06g

• 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度為U(mA)=ku(mA)=12g

• 不確定度報(bào)告

由上可得:1tM1等級(jí)砝碼質(zhì)量測(cè)量的擴(kuò)展不確定度U=12g,包含因子k=2。