砝码计量标准技术报告

计量标准技术报告

计量标准名称F1等级毫克克组砝码标准装置计量标准负责人赵瑞仓

建标单位名称（公章）晋州市质量技术监督检验所

填写日期2008年05月10日

目录

一、建立计量标准的目的...................... ....... ....... .. (1)

二、计量标准的工作原理及其组成................ ....... ....... . (1)

三、计量标准器及主要配套设备...................... . (2)

四、计量标准的主要技术指标....... ....... ....... ....... ....... (3)

五、环境条件.............................................. (3)

六、计量标准的量值溯源和传递框图................. (4)

七、计量标准的重复性试验....................... (5)

八、计量标准的稳定性考核.............................. (6)

九、检定或校准结果的测量不确定度评定....................... (7)

十、检定或校准结果的验证 (10)

十一、结论 (11)

十二、附加说明 (11)

一、建立计量标准的目的

加强计量器具管理，规范计量器具检定要求，保障国家计量单位制的统一和量值传递的一致性、准确性，为国民经济发展以及计量监督管理提供公正、准确的检定、校准数据或结果。

二、计量标准的工作原理及其组成

1、工作原理：

F1等级砝码借助相应精度的标准天平以比较法向F2级、M1级砝码、M2级砝码传递质量量值。

用此项标准对基层1—10级天平、水分测定仪进行检定。

首先以高一等的克砝码与其标称质量相当的其标秤质量的较小的一群被检砝码相比较，然后依次将被检砝码组中每个砝码与相当于其标称质量的较小的一群被检砝码相互比较。平衡方程式及砝码质量修正值公式形式上与检定规程24.1.1项的平衡方程式及砝码质量修正值完全相同。各等级砝码检定合格后，根据质量传递系统以及是否用于标准传递或测试工作，分别发给标准砝码检定证书或工作砝码检定证书。

2、组成：

（1）左盘T 右盘B

（2）左盘T 右盘A

（3）左盘T 右盘A+

依公式：【K A】*=【K B】*+*(mg)

?ρκ（L A-L B）d±m w*

a*=（V A-V B）±

*：折算质量

三、计量标准器及主要配套设备

计量标准器

名称型号测量范围

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

检定定周

期或复校

间隔砝码无磁1mg-500g F1等级山东蓬莱

120

河北省计

量科学研

究院

一年

主要配套设备天平TG328A0.1mg-200g

3级

上海

36658

遵化所一年

天平TG332A 0.01mg-20g

3级

上海

5507

唐山市所一年

四、计量标准的主要技术指标

1、标准器的精度：F1等级

2、测量范围：1mg－500g

五、环境条件

序号项目

要求实际情况结论

1 温度（18－26）℃25℃合格

2 湿度≤70%RH 65% 合格

六、计量标准的量值溯源和传递框图

上

一

级

计量器具量

传

溯

源

本单位计量器具

下一级计

量器具量传----------

基(标)准名称: 砝码

不确定度或

准确度等级或

最大允许误差: E2等级

溯源单位：唐山市计量测试所

比较法

计量器具名称:

砝码

测量范围：

1mg-1000g

不确定度或

准确度等级或

最大允许误差:

F2等级及以下

计量标准名称: 砝码

测量范围:1㎎-500g

不确定度或准确度等级

最大允许误差: F1等级

比较法

计量器具名称:

机械天平、电子天平、

架盘天平

测量范围：

10mg-1000g

不确定度或

准确度等级或

最大允许误差：3级及

以下；Ⅱ级及以下；3

级

3级

用该砝码标准装置及TG328A 天平，编号为55165，在相同条件下，对一个被检的200gF 2砝码进行10次测量，测量结果为：

次 数 测量结果（g ） 1 200.0017 2 200.0018 3 200.0017 4 200.0019 5 200.0018 6 200.0017 7 200.0018 8 200.0019 9 200.0019 10

200.0018

(

)

2

1

1

n

i i x x

S n =-=

-∑

0.083mg

在测量不确定度评定中，；因测量重复性引入的不确定度为0.264mg 。 显然：0.082mg ＜0.264mg ， 所以该标准重复性合格。

式中:S —实验标准差, X i —每次测量结果.

n —重复测量次数，X —测量结果的平均值。 计量标准的测量重复性符合总不确定度的要求。

在2009年1月至6月用该套标准对一稳定性较好的砝码进行了4组测量，每组测量5次，取其算术平均值作为每组的测量结果，四组测量结果中最大值与最小值之差作为该标准的稳定性。F11g砝码最大允差为0.10mg

分组测量数据（单位：mg）序号1组2组3组4组备注

1 0.1

2 0.11 0.08 0.09

2 0.11 0.10 0.09 0.08

3 0.12 0.10 0.09 0.08

4 0.11 0.09 0.10 0.09

5 0.12 0.10 0.09 0.08

平均值0.12 0.10 0.09 0.08

数据综合（单位：mg）

组别测量结果结果结论

1 0.1

2 最大值与最小值之差

0.12-0.08＝0.04 mg

0.04 mg＜0.10 mg 合格

2 0.10

3 0.09

4 0.08

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 A=m B*+（V A－V B）（ρk－ρ1..2）（1）

设mρ=（V A－V B）（ρk－ρ1..2）,

mr=()

,

B

r

B

B

A

L

L

mr

L

L

-

-

︱L Br－L B︱=L1, L A－L B=L2,

则mr=（m r／L l）／L2

得Ma=m B+mρ±m r±m w （2）

3、方差与灵敏系数

根据（2）式，可由u c2=∑【?f／?xi】2 u2（x i）（3）

以200g为例：

得u2（m A）=C2（m B）u2（m B）+C2（mρ）u2+（mρ）+ C2（m r）u2

（m r）+C2（m w）u2（m w）（4）

u2（m A）=u2（m B）+u2（mρ）+（L2／L1）2u2（m r）+（－m r·L1）2u2（L1）

+（m r／L1）2u2（m r）+u2（m w）

灵敏系数（5）

C（m B）=?f／?（m B）=1, C（mρ）=?f／?（mρ）=1

C（m r）=?f／?（m r）=±L2／L1,

C（L1）=?f／? L1=±【－（m r·L1）／L12】

C（L2）=?f／? L2=±（m r·L1）

C（m w）=?f／?（m w）=±1

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:

检定员1: L 2=L A -L B =3.2(分度),L 1=L Br -L B =4.0(分度),m r =2.01mg 检定员2: L 2=L A -L B =3.0(分度),L 1=L Br -L B =4.2(分度),m r =2.01mg 以检定员1的数据进行分析。 4、标准不确定度一览表

标准不确定度分量 u （x i ）

不确定度来源 标准不确定值 u （x i ） 灵敏系数 不确定度贡献 u （m B ）

标准砝码引入

0.067 1 0.067 u （m ρ） 空气浮力引入 0.02 1 0.02 u （m r ） 砝码替代秤量引

入

0.27 ±1 0.27 u （m w ）

标准量与被检量比较时添加标准小砝码引入

0.0067

±1

0.0067

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 B ）=0.2×1/3=0.067mg 5.2空气浮力引入的标准不确定度分量u （mρ） mρ=（V A －V B ）（ρK －ρ1..2）

u 2（m P=C 2（V A ）u 2（V A ）+ C 2（V B ）u 2 V B + C 2（ρK ）u 2（ρK ） 估算本实验室由空气浮力引入的最大误差。

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 3，各等砝码及3、4级砝码也可用铜合金，材料密度为8.4g/cm 3，取偏离量7.85—8.4 g/cm 3来分析。砝码质量m A 与m Β分别取最大值与最小值

m A =200.002g ，m Β=199.998g

本所恒温室一年内平均空气密在（ 1.2015

.0020.0-- ）g/cm 3范围内，由空气浮力引入的最大误差为

?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

u （mρ）=?mρ／033.03=／02.03=㎎

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 y =（m r /L 1）×L 2

得u 2（m y ）=（L 2/ L 1）2 u 2（m r ）+（－m r L 2/ L 12）2 u 2( L 1)+（m r / L 1）2 u 2（L 2） （8） 式中：m r —测分度值的标准小砝码的折算质量值，m r =2.01 mg

u （m r ）—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

定度为0.02mg正态分布,置信概率99.73%,包含因子

k=3, u(m r)=0.02㎎∕3=0.0067㎎;

L1—测天平分度值时，加2mg砝码天平平衡位置改变量，L1=4分度。

L2—被检砝码与标准砝码相差的分度数，L2=3.2分度；

u（L1）—测天平分度值时引入的不确定度分量；

u（L2）—标准量与被检量相比较时引入的不确定量分量；

u（L1）.（L2）—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,均匀分布，2人各检一次则

3 ）=0.41分度。

u（L1）=u （L 2）=1分度/（2

u2（m y）=（3.2/4）20.0672+（－2.01×3.2/42）2（0.41）2+(2.01／4)2（0.41）2

=0.004288+0.1616×0.168+0.253×0.168

=0.004288+0.027+0.043=0.074

u2（m y）=0.27mg

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 w为二等2 mg砝码，其质量扩展不确定度为0.02mg，正态分布，

置信概率为99.73%，包含因子K=3.

u（m w）=0.02mg/3=0.0067 mg

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u C2（m A）= u2(m B）+u2（mρ）+ u2（my）+ u2（m w）

=0.0672+0.022+0.272+0.00672

=0.08 mg

u C（m A）=0.28 mg

7扩展不确定度U=K×u C（y）取K=3

U（m A）=3×0.28=0.84 mg

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 A=200.00015g U=0.84 mg K=3

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。

十、检定或校准结果的验证

选用一组M1级被测砝码，用被考核的计量标准测量一稳定的被测对象，然后将该被测对象用另一套更高级的（上级计量标准）计量标准进行测量。以检定结果数据进行比较（检定结果均匀合格）其测定结果如下：以一组毫克组砝码示值为例。

标称值（mg）上级测定结果本级测定结果比对结果差值

（mg）

500 0.03 0.02 0.01

200 0.02 0.01 0.01

100 0.03 0.03 0.00

50 0.03 0.05 0.02

20 0.01 0.03 0.02

10 0.04 0.06 0.02

5 0.03 0.03 0.00

2 0.01 0.0

3 0.02

1 0.01 0.01 0.00

比对结果最大值为0.02 mg，符合（砝码检定规程M1级允许误差）的要求，两组数据之差末超过被检对象允许极限误差的三分之一。

该计量标准的测量不确定度得到验证。

十一、结论

经过验证，该F1等级毫克克组砝码标准装置扩展不确定度为0.84 mg，测量重复性为0.14 mg，符合JJG99—2006《砝码检定规程》的要求，可开展对砝码的检定。

十二、附加说明