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二等砝码折算质量修正值测量不确定度评定
时间:2019/11/22 16:37:03 点击次数:1780

二等砝码折算质量修正值测量不确定度评定:

摘要

本文首先确定被检砝码(二等砝码)量的特性,找出对被检砝码测量准确性影响的不确定度因素(来源),确定被检砝码测量准确性与不确定度来源之间的关系。其次用适当的方法确定各不确定度来源的不确定度。最后根据《测量不确定度表示指南》,测量不确定度传播定律,计算出被检砝码的测量不确定度。

  • 概述
  1. 测量依据:JJG99-1990《砝码试行检定规程》
  2. 环境条件:恒温室温度应保持恒定,其温度波动不大于1/h;相对湿度不大于70%。空气密度为(112±0102)mg/cm3
  3. 测量标准:一等标准砝码。同一组砝码密度相同。测量范围:1mg5kg,JJG99-1990《砝码试行检定规程》中给出其检定精度不大于01004mg6mg,取包含因子k=3。标准天平的四角误差为零。
  4. 被测对象:二等砝码。同一组砝码密度相同。测量范围:1mg5mg,其检定精度不大于0102mg118mg,取包含因子k=3
  5. 测量过程:检定二等砝码采用单次替代称量法,由两人分别在天平上各测一次。测量时,将一等标准砝码mB放在天平秤盘中心读取平衡位置LB,然后取下标准砝码;将二等被测砝码mA放在天平秤盘中心,读取平衡位置取LA,再加上测天平分度值的标准小砝码mr读取平衡位置取LAr。根据公式计算出被测二等砝码的折算质量修正值。取两人测得的折算质量修正值的算术平均值加上一等标准砝码的质量值作为被测二等砝码折算质量值的测量结果。
  6. 评定结果的使用:在符合上述条件下的测量,一般可直接使用本不确定度的评定结果。
  • 数学模型

m3A=AA+[KA]3[KA]3=[KB]3+α3α3=(VA-VB)ΔρK±(LA-LB)d±m3W式中,m3A为被测二等砝码的折算质量值;mA标为被测二等砝码的标称质量值;[KA]3为被测二等砝码的折算质量修正值;[KB]3为一等标准砝码的折算质量修正值;α3为标准砝码与被测砝码之差;VA为被测二等砝码的体积;VB为一等标准砝码的体积;LA为被测二等砝码在天平上的读数;ΔρK为检定室内的空气密度ρK相对于约定的标准空气密度ρ112=112mg/cm3的偏离量ΔρK=ρK-ρ112=ρK-112(mg/cm3);LA为被测二等砝码在天平上的读数;LB为一等标准砝码在天平上的读数;d为天平实际分度值;m3W在第二部分称量时,为使天平平衡而在较轻的天平盘上添加的标准小砝码的折算质量值。

  • 输入量的标准不确定度的评定

以测量毫克组、克组、千克组砝码500mg500g5kg为例。11输入量[KB]3的标准不确定度u[K3B]评定输入量[KB]3的标准不确定度u[K3B]采用B类方法进行评定。根据JJG99-1990《砝码试行检定规程》中所给出,一等标准砝码500mg500g5kg的扩展不确定度分别为01004mg014mg6mg,取包含因子k=3。标准不确定度u[K3B]如下测500mg砝码时:umg[K3B]=01004/3=010013(mg)500g砝码时:ug[K3B]=014/3=0113(mg)5kg砝码时:ukg[K3B]=6/3=2(mg)21输入量α3的标准不确定度u(α3)的评定因砝码材质相同,故稳定性引起的不确定度可忽略;我们采用了精密衡量法检定,故消除了天平横梁不等臂性误差对检定结果引起的不确定度。所以u(α3)4个标准不确定度分项组成。(1)天平测量重复性引起的标准不确定度u(α31);(2)测天平分度值的标准小砝码引起的标准不确定度u(α32);(3)为使天平平衡添加小砝码引起的标准不确定度u(α33);(4)空气浮力引起的标准不确定度u(α34)。分析如下:

  1. 天平测量重复性引起的标准不确定度u(α31)可以通过连续测量得到测量列,采用A类方法进行评定。对于A类评定ukg(α31),可由n次独立重复观察的算术平均值的标准差作为测量结果。测量结果的标准不确定度为:ukg(α31)=skg(d)/n=0110(mg)

(2)测天平分度值的标准小砝码引起的标准不确定度u(α32)可以通过采用B类方法进行评定。测500mg砝码时,2g天平上测,实际分度值使用011mg小砝码,检定规程中给出其扩展不确定度为01002mg,包含因子k=3,标准不确定度:umg(α32)=010023=0100067(mg)500g砝码时,1kg天平上测,实际分值使用2mg小砝码,检定规程中给出其扩展不确定为01004mg,包含因子k=3,标准不确定度:ug(α32)=01004/3=010013(mg)5kg砝码时,5kg天平上测,实际分度值使用10mg小砝码,检定规程中给出其扩展不确定度为01004mg,包含因子k=3,标准不确定度:ukg(α32)=01004/3=010013(mg(3)为使天平平衡添加标准小砝码引起的标准不确定度u(α33)。测500mg砝码时,可能添加1mg小砝码,检定规程中给出其扩展不确定度为01004mg,包含因子k=3,标准不确定度:umg(α33)=01004/3=010013(mg)500g砝码时,可能添加5mg小砝码,检定规程中给出其扩展不确定度为01004mg,包含因子k=3,标准不确定度:ug(α33)=01004/3=010013(mg)5kg砝码时,可能添加50mg小砝码,检定规程中给出其扩展不确定度为01004mg,包含因子k=3,标准不确定度:ukg(α33)=01004/3=010013(mg(4)空气浮力引起的标准不确定度u(α34)空气浮力引起的质量误差:根据规程规定,当空气浮力引起的质量误差不超过被检砝码检定准确度的1/5,可不进行空气浮力修正,即实际计算时认为Δmρ=0。根据规程规定,不锈钢砝码的材料密度为7185g/cm3,一等砝码500mg500g5kg的允差分别为±0103mg、±2mg、±20mg;二等砝码500mg500g5kg的允差分别为±0105mg、±3mg、±40mg;二等砝码500mg500kg5kg的检定准确度分别为±0102mg、±112mg、±18mg,空气密度为(112±0102mg/cm3),因此,空气浮力引起的极限误差估算按公式:Δρm=(VA)2VB)×Δρ计算,得如下(取误差最大的):误差与数据处理因此,空气浮力引起的标准不确定度,采用B型评定,通过空气浮力引入极限误差来评定,其作均匀分布k3,:

  • 合成标准不确定度的评定

因输入量[K3B]与α3彼此独立,所以合成不确定度为uc[K3A]=u2[K3B]+u2(α3):500kg砝码:ucmg(K3A)=010020mg;500g砝码:ucg(K3A)=0113mg;5kg砝码:uckg(K3A)=2mg

  • 扩展不确定度的确定

k=3,因此U=kUc500mg砝码:Umg=01006mg;500g砝码:Ug=014mg;5kg砝码:Ukg=6mg

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