砝码测量不确定度分析

文 王敬华

砝码测量不确定度分析

文 王敬华

一直以来，质量计量在力学计量系统中都处在重要的地位。确保质量计量的准确性，才能使流量计量、扭矩计量和压力计量等多种计量工作的准确性得到提升。而在质量量值计量中，砝码则是重要的载体。

在对砝码检定的测量不确定度进行分析时，需要先确定砝码测量结果不确定度的来源。就目前来看，砝码测量不确定度主要来源与标准砝码带来的不确定度、空气浮力带来的不确定度和衡量仪器带来的不确定度。

标准砝码带来的不确定度分析

利用F1等级200g砝码对F2等级200g砝码进行检定时，需要先对F1等级砝码带来的不确定度进行分析。考虑到量值传递问题，需要使用修正值，而标准砝码的不确定度可以利用公式评定。当k=2时，砝码扩展不确定度U将为0.3。

式中，质量不稳引起的砝码不确定度为uinst(mct)，可以对砝码进行多次检定，然后对质量变化进行评估得到。在检定次数小于6次的情况下，可以使用极差法计算，可得uinst(mct)=0.02887mg。将结果带入公式，可得u(mct)=0.15275mg。

空气浮力带来的不确定度分析

在对砝码检定测量的空气浮力带来的不确定度展开分析时，需要利用空气密度测量相对不确定度进行浮力不确定度的计算。所以，需要在实验室内进行温度计、压力计和湿度计的配备，以便获得空气密度测量的相对不确定度。而将得到的数值乘以砝码检定时的空气密度值，则能够完成浮力不确定度的分析。按照JJG99-2006《砝码》规定，想要修正F2等级砝码的空气浮力，还要先确保实验室空气密度的测量结果大于m（1±10%）。而实验使用的200g标准砝码体积为25.04cm3，可以利用Vtef表示，不确定度为0.067cm3，可以利用uVtef表示。此外，被检定的砝码的密度为7.85g/cm3，可以利用ρtest表示，测量不确定度为0.14g/cm3，可利用U(ρtest)表示。所以，该砝码相当于体积为25.48cm3，测量不确定度为0.446m3的200g砝码，其体积及测量不确定应利用Vtest和uVtef表示。将当地空气密度平均值设定为1.09mg/cm3，其测量不确定度u 将为0.06928mg/cm3。因此，空气浮力修正标准不确定度

可以利用公式 :

计算，结果为0.48169mg。

衡量仪器带来的不确定度分析

对衡量仪器带来的不确定展开分析，需要利用公式:

对偏载带来的不确定度进行计算，可得uE=0.01443mg。在此基础上，可以利用公式 计算由分辨力带来的不确定度，可得ud=0.04082mg。最终，利用公式:

计算,可以得到衡量仪器带来的不确定度ubd=0.04330mg。

砝码检定测量不确定度的合成

完成各因素引起的不确定度计算后，可以利用公式:

进行砝码检定测量不确定度的合成。而通过计算可得uc(mt)=0.50718mg,所以可知砝码测量结果的扩展不确定度为U(mt)=kuc(mt)=1.01mg。

总之，在对砝码进行检定测量时，其将受到温度、标准砝码、设备和气压密度等各种因素的影响。所以在对砝码检定测量不确定度展开分析时，还要考虑各方面的因素，以免因忽略某个因素导致测量结果产生较大误差。为达成这一目标，检定人员还要全面分析误差来源，并且做到不遗漏和不重复评估，以便使各种因素对检定测量的影响得到消除。因此，相信对砝码检定测量不确定度展开的研究，可以为相关工作的开展提供指导。

作者单位：山东省淄博市临淄区计量测试所