三等大砝码标准技术报告.docx
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三等大砝码标准技术报告
计量标准技术报告
计量标准名称三等大砝码标准装置
计量标准负责人
建标单位名称（公章）
填写日期
1、建立计量标准的目的………………………………………………（）
2、计量标准的工作原理及其组成……………………………………（）
3、计量标准器即主要配套设备………………………………………（）
4、计量标准的主要技术指标…………………………………………（）
5、环境条件……………………………………………………………（）
6、计量标准的量值溯源和传递框图…………………………………（）
7、计量标准的重复性试验……………………………………………（）
8、计量标准的稳定性考核……………………………………………（）
9、检定或标准结果的测量不确定度评定……………………………（）
10、检定或校准结果的验证……………………………………………（）
11、结论………………………………………………………………（）
12、附加说明…………………………………………………………（）
一、建立计量标准的目的
为了建立F2等级标准砝码社会公用计量标准，更好的开展量值传递。
二、计量标准的工作原理及其组成
检定F2等级一下级砝码，采用高一等砝码做标准，选用替代法测定其质量，具体方法：
把物体放在一个称盘上，在另一个放配衡物，使天平实现平衡。
读取天平位置LA，然后把被测物体从称盘上取下，放上相应的标准砝码，使天平仍能在LA附近实现平衡，设此时所读取的平衡位置为LB，最后，把一感量砝码添加在标准砝码的称盘上，读取平衡位置LBr。
组成：
天平、砝码
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
检定周期或复校间隔
标准砝码
1mg-500g
1mg-500g
E2等级
1年
标准砝码
1mg-500g
1mg-500g
F1等级
1年
主要配套设备
电光分析天平
TG328A
0.1mg-200g
3级
上天
20380
1年
电光分析天平
TG332A
0.01mg-20g
3级
上海
939
1年
四、计量标准的主要技术指标
测量范围：
（1-25）kg
不确定度：
U=1.0mgk=3
五、环境条件
序号
项目
要求
实际情况
结论
1
温度
20±5℃
21℃
合格
2
湿度
50～70%
60%
合格
六、计量标准的量值溯源和传递框图
上一级计量器具
直接比较法
本单位计量器具
直接比较法
工作计量器具
七、计量标准的重复性试验
在三等公斤组砝码正常工作条件下，选取其中一个四等砝码1kg进行重复检定结果如下：
测量次数
测量值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
999.992
999.989
999.981
999.990
999.998
1000.010
1000.028
1000.013
999.978
1000.010
-0.007
-0.010
-0.018
-0.009
-0.001
0.11
0.029
0.014
-0.021
0.011
49×10-6
100×10-6
324×10-6
81×10-6
1×10-6
101×10-6
841×10-6
196×10-6
441×10-6
121×10-6
999.999
和
2275×10-6
由于
所以重复性考核合格。
八、计量标准的稳定性考核
三等砝码每年进行检定，通过几年的检定数据，示值年变化符合规程要求。
稳定性考核合格：
标准器编号
名义值
（Kg）
上级法定计量检定机构差值
2010年
2011年
变差
2012年
变差
2013年
变差
1855
20
-3
-3
0
-3
0
-5
-2
10
81
81
0
81
0
78
-3
10
121
121
0
120
1
118
-2
5
-3
-3
0
-3
0
-4
-1
2
2
2
0
2
0
6
4
2
6
6
0
6
0
8
-2
1
7
7
0
7
0
7
0
标准器编号
名义值
（g）
上级法定计量检定机构差值
2010年
2011年
变差
2012年
变差
2013年
变差
1855
2000
6
6
0
6
0
5
-1
1000
11
11
0
11
0
9
-2
1000
11
11
0
11
0
10
-1
500
4.1
4.1
0
4.1
0
4.0
-0.1
200
1.0
1.0
0
1.0
0
1.0
0
200
2.1
2.1
0
2.1
0
2.1
0
100
2.0
2.0
0
2.0
0
2.0
0
50
0.8
0.8
0
0.8
0
0.8
0
20
1.2
1.2
0
1.2
0
0.8
-0.4
则该计量标准的稳定性考核合格。
九、测量不确定度评定
1.测量方法（依据JJG99-2006）
采用单次替代法，通过标准天平替代接收标准砝码于被检砝码的质量信息，输出标准砝码于被检砝码的质量量值，然后进行比较。
整个比较的过程由2人各检定1次，取2次结果的算术平均值作为最终结果。
2.数学模型
根据规程提供的算术公式，被检砝码的折算质量值为
式中：
mA*------被检砝码的折算质量,mg;
mB*------标准砝码的折算质量值,mg;
VA-------被检砝码的体积
VB-------标准砝码的体积
ρk------检定室内实际空气密度
ρ1.2------约定的标准空气密度
LA-------被检砝码的平衡位置
LB-------标准砝码的平衡位置
LBr-------称盘上同时放有标准砝码和测分度值的标准小砝码时的平衡位置
mr*------测天平分度值所用的标准小砝码的折算质量
mw*------为使天平平衡所添加的标准小砝码的质量
为了书写方便，本文折算质量的表示省略*号，并作如下简化：
设mρ=（VA-VB）（ρk-ρ1.2）
LA－LB＝L2
则mY＝（mr/L1）/L2
得mA＝mB＋mρ±mY±mW
（2）
3方差与灵敏系数
根据
（2）式，可由
u2（mA）＝C2（（mB）u2（mB）＋C2（mp）u2（mp）＋c2（mY）u2（mY）＋c2（mW）u2（mW）（4）
u2（mA）＝u2（mB）＋u2（mp）＋（L2/L1）2u2（mr）＋（-mr·L2/L12）2u2（L1）
＋（mr/L1）2u2（L2）＋u2（mW）（5）
灵敏度系数：
九、测量不确定度评定
以1kg为例:
被测量（输出量）：
三等1砝码、规程给出该砝码质量允差为±15mg，质量扩展不确定度为4mg。
标准量（输入量）：
二等1kg砝码，该砝码质量允差为±5mg，质量扩展不确定度为2mg。
为了方便，假设其折算质量修正值为零。
衡量仪器：
采用①3级天平，最大称量1kg，名义分度值0.5mg,测分度值的标准小砝码为一等5mg，修正值0.006mg，质量扩展不确定为0.004mg。
检定数据：
检定员1L2＝LA－LB＝3.2（分度）,L1＝LBr－LB＝4.0（分度）,mr＝2.006mg
检定员2L2＝LA－LB＝3.0（分度）,L1＝LBr－LB＝4.2（分度）,mr＝2.006mg
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（xi）
不确定度来源
标准不确定度值u（xi）（mg）
灵敏系数
不确定度贡献
u（mB）
标准砝码引入
0.167
1
0.167
u（mρ）
空气浮力引入
0.11
1
0.11
u（mr）
砝码替代秤量引入
0.26
±1
0.26
标准量与被检量比较时添加标准小砝码引入
0.0013
±1
0.0013
5标准不确定度分量
5.1标准砝码引人的标准不确定度分量u（mB）
二等1kg砝码质量扩展不确定度为2mg，正态分布，置信概率为99.73%，包含因子k＝3，
注：
文中扩展不确定度为规程中质量总不确定度。
5.2空气浮力引人的标准不确定度分量u（mρ）
（6）
（7）
估算本实验室由空气浮力引人的最大误差。
查得制造二等千克组砝码材料为奥氏体不锈钢，材料密度为7.80～7.90g/cm3,三等千克组砝码的材料有不锈钢也有钢合金，钢合金材料密度为8.4g/cm3,取偏离量最大的7.80～8.40g/cm3来分析。
砝码质量mA与mB分别取最大值与最小值,mA=1000.005g,mB=999.996g
九、测量不确定度评定
实测本所恒温室一年平均空气密度在（1.2）g/cm3范围内，由空气浮力引人的最大误差为
△mρ=（1000.005/7.8-999.996/8.4）0.02=0.183mg
由空气浮力引入的不确定度可通过空气浮力引人的最大误差评定，均匀分布，标准不确定度分量为
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，以及测分度值进采用的标准小砝码引入的标准不确定度分量u（mr）
由
得
（8）
式中：
mr-------------测分度值的标准小砝码的折算质量值，
u（mr）----------测分度值的标准小砝码的标准不确定度，查得，一等2mg砝码质量扩展不确定为0.004mg，正态分布，置信概率为99.73%包含因子k＝3，u（mr）=0.004mg/3=0.0013mg；
L1------------测天平分度值时，加2砝码天平平衡位置改变量，k＝4分度；
L2------------被检砝码与标准标准砝码相差的分度数，k＝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度分量；
u（L1）,u（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
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（mw）
mw为二等2mg砝码，其质量扩展不确定度为0.004mg正态分布，置信概率为99.73%，包含因子k＝3。
6合成标准不确定度
经前面分析，不确定度分量彼此独立，且都折算成标准不确定度，其合成标准不确定度为
7扩展不确定度
取k=3
十、计量标准的测量不确定度验证
选一块200mm分度值为0.02mm/m的框式水平仪，经上级计量机构检定合格，用本装置检定结果如下：
标称质量
（kg）
上一级检测结果y
（mg）
本装置检定结果y0
（mg）
比对差值│y-y0│
（mg）
10
19
18
1
10
76
72
4
5
63
60
3
2
28
26
2
1
2
0
2
选取差值最大一点比对差值
│y-y0│即此测量标准的测量不确定度得到验证。
十一、结论
经过实验验证，所建三等大砝码标准装置符合国家计量检定系统表和国家JJG99—2006检定规程的要求。
十二、附加说明
JJG99-2006砝码检定规程
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