三等标准砝码折算质量的测量结果不确定度

　　砝码是具有一定质量和规定形状的实物量具,质量量值传递是通过各等级砝码实现的。由于使用要求不同,砝码的制造、工艺、材质、形状及检定方法也不同。本文介绍一种应用JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》分析三等标准砝码折算质量的测量不确定度的方法。

　　1　测量方法(依据JJG99-1990《砝码(试行)》检定规程)

　　采用单次替代称量法,两人各检一次,检定时,先将标准砝码mB(二等砝码)放在天平盘中心,读取数值L_B,再加上测分度值的标准小砝码m_r(二等砝码),读取数值L_Br,然后,把标准砝码取下,放上被检砝码m_A于盘中心,读取数值L_A,根据规程提供的公式算出被检砝码的折算质量。例:以二等砝码为标准,在METTLER的电子天平AE240 (Max:200g; d: 0.01mg)上检定三等砝码200g。检定数据如下:

检定者甲,L₁=L_A-L_B=0.46,L₂=L_Br-L_B=4.96,m_r= 5mg;检定者乙,L₁=L_A-L_B=0.42,L₂=LBr-L_B=4.94,m_r=5mg(按甲数据分析)。

　　2　数学模型

　　式中　m_A为被检砝码的折算质量, mg;m_B为标准砝码的折算质量, mg;V_A为被检砝码的体积,cm³;V_B为标准砝码的体积, cm³;L_A为被检砝码的平衡位置;L_B为标准砝码的平衡位置;mr为测天平分度值的标准小砝码的折算质量, mg;L_Br为测天平分度值加放mr后的平衡位置;ρ_K为检定时实验室的实际空气密度, mg/cm³;ρ_1.2=1.2mg/cm³。

　　3　方差和传播系数

　　4　计算分量标准不确定度

　　4.1　标准砝码引起的不确定度u(m_B)

　　根据JJG99-1990《砝码(试行)》检定规程,二等标准砝码200g的精度为0.6mg,正态分布,置信概率99.73%,覆盖因子k=3,估算u(mB)的相对不确定度为10%,因此:

 　　4.2　空气浮力引入的不确定度u(m_P)

　　空气浮力修正:

　　根据规程规定,当空气浮力引入误差不超过被检砝码精度的1/5时,可不进行空气浮力修正。由JJG99-1990《砝码(试行)》检定规程可知:制造二等砝码200g的允差为±1.5mg,查资料得:制造一、二等砝码的奥氏体不锈钢材料密度为7.85~7.90g/cm3,本实验室的环境条件:温度为(20±1)℃;空气密度为(1.20±0.02) mg/cm3。实验室空气浮力引入的极限误差的估算: