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F2等級500kg不銹鋼砝碼檢定的不確定因素:
1檢定設備及方法
1.1檢定設備檢定設備采用*軌道衡計量*500kg/1000kg兩檔4級天平,該天平的主要技術指標在500kg檔時為:*大秤量500kg,分度值e≤0.5g。
1.2檢定方法根據(jù)JJG99—2006《砝碼》檢定規(guī)程,對F2等級砝碼檢定室的基本要求是,檢定室不允許有容易察覺的振動和氣流,盡量遠離振源和磁源,檢定室內(nèi)的天平和砝碼避免陽光直接照射。檢定室溫度波動每4h不得大于3.5℃。室內(nèi)空氣的相對濕度在30%~70%,每4h*大變化≤15%。砝碼的溫度應與室溫相*致,存放時間不得少于4h等。檢定過程采用替代稱量法,測量循環(huán)為ABA,循環(huán)次數(shù)為1次。具體操作過程為:先在500kg/1000kg兩檔4級標準天平左盤加25塊20kgF1等級標準砝碼,右盤為平衡砝碼,讀取平衡位置。卸下標準砝碼,然后在天平左盤加上*塊500kgF2等級被檢砝碼,讀取其平衡位置,將測分度值的標準小砝碼放入左盤內(nèi),讀取平衡位置,取下標準砝碼和標準小砝碼。由1人檢定1次。2數(shù)學模型的建立選擇
檢定500kgF2等級不銹鋼砝碼的質(zhì)量測量為評定對象,即評定被測砝碼折算質(zhì)量的測量不確定度。測量方法為替代稱量法,即在天平分別放上標準砝碼及被測砝碼,獲得相應的質(zhì)量差,經(jīng)計算得到被測砝碼的折算質(zhì)量。砝碼的測量數(shù)學模型可表示為mt=mr+Δm=mr+(Vt-Vr)×(ρa-ρ0)±ΔI×mcsΔIs±mcw,(1)式中,mt表示被測500kgF2等級砝碼的折算質(zhì)量;mr表示25塊20kgF1等級砝碼組合的總折算質(zhì)量;Δm為被測砝碼和標準砝碼對應的質(zhì)量差;ρa為空氣密度,*般采用近期平均空氣密度或年空氣密度;ρ0為參考空氣密度,為1.2kg/m3;Vt、Vr為被檢砝碼和標準砝碼的體積;mcs為測分度值靈敏度砝碼的折算質(zhì)量;mcw為平衡小砝碼的折算質(zhì)量,在本檢定過程中未添加此砝碼,故該項為零。
3測量不確定度的評定
3.1標準不確定度評定
3.1.1測量重復性引入的標準不確定度uw(mt)這類不確定度可根據(jù)天平的示值重復性,即全稱量示值重復性Δp來確定,此處Δp取天平的分度值0.5g,則uw(mt)=1/3×Δp=1/3×0.5=0.17(g)。
3.1.2標準砝碼引入的標準不確定度u(mr)對應于標準砝碼質(zhì)量mr的不確定度分量,計算公式為u(mr)=u20(mr)+uinst2姨(mr),(2)式中,u0(mr)表示標準砝碼上次檢定時的標準不確定度;uinst(mr)表示標準砝碼質(zhì)量不穩(wěn)定性引入的標準不確定度,取為相應砝碼質(zhì)量*大允許誤差δ(mr)的13姨3。其標準砝碼總質(zhì)量的允差δ(mr)為±2.5g,故u(mr)=(δ(mr)6)2+(δ(mr)3姨3)2姨=(2.56)2+(2.53姨3)2姨=0.64(g)。
3.1.3由空氣浮力引入的標準不確定度ub(mt)表示空氣浮力修正項(Vt-Vr)×(ρa-ρ0)的不確定度分量。由于被檢砝碼與標準砝碼都為不銹鋼材料,在F2等級砝碼的檢定中,相應的空氣密度修正量相對于*大允許不確定度而言*般非常小。因此,*般不進行空氣浮力修正。這時,通過估計空氣浮力修正值的大小來評定該不確定度分量??諝饷芏?般控制在(ρ0±1.2)kg/m3,不銹鋼砝碼材料密度范圍為(7800~7900)kg/m3,從而可計算出空氣浮力修正。因此,空氣浮力的標準不確定度ub(mt)可取為ub(mt)=13(Vt-Vr)×(ρa-ρ0)=1姨3×1.2×(5007800-5007900)=0.56(g)。
3.1.4天平帶來的標準不確定度uba(mt)(1)由于檢定*用天平是機械天平,是通過天平指針擺動獲取讀數(shù)的,需計算其平衡位置。分辨力引入的不確定度分量ud(m)t=d/4=0.5/4≈0.13(g)。(2)天平靈敏度引起的不確定度us(mt)為us(mt)=(Δmc)2u2(ms)ms2+u2(ΔIs)(ΔIs)姨≈≈2≈Δm×δ天平3ms。(5)對于本檢定過程,Δm*般不大于2.5g,δ天平為天平的分度值,此處取0.5g,靈敏度砝碼ms采用2gF2等級砝碼,us(mt)=2.5×0.53×2=0.21(g)。(3)線性漂移udrift(mt)*先估計天平的線性漂移速率。依據(jù)可以是示值重復性,對應的測量次數(shù)為4次,每次測量的漂移可取為示值重復性的1/4,*以udrift(mt)=14×Δp姨3=14×0.5姨3=0.07(g)。(6)綜上*述,可以計算出uba(mt),uba(mt)=ud2(mt)+us2(mt)+udrift2姨(mt)=0.132+0.212+0.072姨=0.26(g)。(7)3.2合成標準不確定度由于各不確定度分量互不相關,故合成標準不確定度可用下式計算:u(mt)=uw2(mt)+u2(mr)+ub2(mt)+uba2姨(mt)=0.172+0.642+0.562+0.262姨=0.91(g)。(8)3.3擴展不確定度取包含因子k=2,則擴展不確定度U為U=k×u(mt)=2×0.91=1.82(g)。3.5不確定度報告以1塊500kgF2等級砝碼檢定為例,其檢定數(shù)據(jù)為IA1=0.0,IB=2.5,IA2=0.0,實測分度值為0.48g,標準砝碼的折算質(zhì)量mr為499.9995kg,*以mt=mr+Δm=mr+(IB-IA1+IA22)×mcsΔIs(9)根據(jù)以上檢定數(shù)據(jù)和公式(9)計算出的被測砝碼質(zhì)量mt=500.0007kg,U=1.82g,k=2。