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如何選擇檢定砝碼用的電子天平：

用于檢定砝碼的電子天平如何選擇?主要考慮何種技術(shù)參數(shù)?參數(shù)應(yīng)滿足何種要求?

JJG992006《砝碼檢定規(guī)程》中規(guī)定:在測(cè)量砝碼質(zhì)量選擇衡量?jī)x器時(shí)，衡量?jī)x器的計(jì)量特性在進(jìn)行測(cè)量之前要已知。如果被檢砝碼進(jìn)行空氣浮力修正，則其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量*大允許誤差*值的六分*;如果被檢砝碼不進(jìn)行空氣浮力修正，則合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度不得超過被檢砝碼質(zhì)量*大允許誤差*值的九分之-*。

電子天平用于砝碼檢定，上面*指的衡量?jī)x器就是電子天平。天平的參數(shù)主要有*大秤量、分度值、重復(fù)性等參數(shù)，分度值又分為檢定分度值e和實(shí)際分度值d,-般情況下，e=10d。不確定度到底與什么參數(shù)有關(guān)?其關(guān)系到底是什么?有什么簡(jiǎn)單可行的經(jīng)驗(yàn)公式?規(guī)程并沒有給出具體說明，這給計(jì)量人員選擇天平帶來了困擾。下文從電子天平用于質(zhì)量秤量和砝碼質(zhì)量檢測(cè)兩個(gè)方面分析電子天平引人的不確定度與天平參數(shù)的關(guān)系。

1電子天平的不確定度的計(jì)算

1.1電子天平用于質(zhì)量稱量的不確定度

以梅特勒-托利多電子天平XP32001L型為例，實(shí)際分度值為100mg,檢定分度值e=10d=1g;

根據(jù)JJG1036-2008《電子天平》檢定規(guī)程;

檢定分度數(shù)n=Max/e=32000g/(10x0.1)=32000=3.2x10;

根據(jù)JJG1036-2008檢定規(guī)程*度等級(jí)的判定依據(jù)，天平的*度等級(jí)為II級(jí)(**度級(jí))(e≥0.1g,5x10°≤n≤1x10);

其在20kg稱量點(diǎn)的*大允許誤差為土1.0e=土1.0g;

假設(shè)m,為被測(cè)物體的質(zhì)量，I為電子天平顯示的被測(cè)物體的質(zhì)量值;

則:m,=I

u(m)=u(I)

由此可以得到這臺(tái)電子天平在稱量20kg的物體的質(zhì)量時(shí)，天平的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為

u(m)=1g/3=0.580g=580mg

顯然在用電子天平秤量物體的質(zhì)量時(shí)，電子天平是作為標(biāo)準(zhǔn)器使用的，其線性誤差是測(cè)量不確定度的主要來源。在證書沒有給出電子天平擴(kuò)展不確定度的情況下，可以用電子天平的*大允許誤差除以3作為電子天平的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(即假設(shè)天平的線性誤差引人的不確定度符合均勻分布)。因電子天平*大允許誤差是與檢定分度值e密切相關(guān)的，因此選擇稱量用的電子天平時(shí)，分度值是重要的參考指標(biāo)。

1.2電子天平用于砝碼檢定時(shí)的不確定度1.2.1不確定度分析

在電子天平檢定砝碼質(zhì)量時(shí)(按照JJG99-2006檢定規(guī)程用ABA方法檢定砝碼),假設(shè)被檢砝碼的實(shí)際質(zhì)量值為m,標(biāo)準(zhǔn)砝碼的實(shí)際質(zhì)量值為m,;

電子天平顯示的被測(cè)砝碼的質(zhì)量值為I;

電子天平顯示的前后兩次標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量值分別為1，I2;

電子天平在質(zhì)量為m,秤量點(diǎn)的示值誤差為e;電子天平在質(zhì)量為m,點(diǎn)的前后兩次測(cè)量的示值誤差分別為8n，En,則

I,=m,+8,I,=m,+Ep]，In2=m,+En

(In+In2)(&n+&n2)△m=I,-=(m,-m)+&,-*22

由于被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱質(zhì)量相同，其質(zhì)量差很小，因此，天平在兩個(gè)砝碼質(zhì)量值處的示值誤差幾乎相同，即，Ep=&n2=&,

*以Am=m,-m,,m,=m,+△m得到:u(m)=√u2(m,)+u2(Am)

可見砝碼質(zhì)量的測(cè)量不確定度由標(biāo)準(zhǔn)砝碼的不確定度u(m,)和衡量?jī)x器(天平)的不確定度u(▲m)組成。在檢定砝碼質(zhì)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)砝碼是標(biāo)準(zhǔn)器，電子天平只是配套設(shè)備。砝碼質(zhì)量檢定使用的是被檢砝碼和*個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼比對(duì)的方法，實(shí)際測(cè)得的是被檢砝碼與標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量之差，其中被檢砝碼和標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱值相同，砝碼的質(zhì)量差值抵消了天平示值誤差對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，*以在砝碼質(zhì)量檢定過程中電子天平線性誤差引入的不確定度并不是衡量?jī)x器不確定度的主要因素。

1.2.2電子天平的不確定度[即u(△m)]的計(jì)算

參考JJG99-2006檢定規(guī)程附錄C《折算質(zhì)量檢測(cè)的不確定度計(jì)算》的方法進(jìn)行，以梅特勒-托利多XP32001L的電子天平檢定20kg砝碼質(zhì)量為例。

電子天平參數(shù):*大秤量32kg，實(shí)際分度值d=100mg,檢定分度值e=10d=1g,重復(fù)性:80mg;偏載誤差:300mgo

不確定度組成:

1)電子天平重復(fù)性引人的不確定度:u,=80mg2)對(duì)于標(biāo)尺分度值d的數(shù)字式衡量?jī)x器，由于分辨力引起的不確定度ua是:

ua=√32)x√2=(00/2)x2=40.8(mg),100/2、√3d/2.

天平的重復(fù)性中包含了天平分辨力引人的不確定度。根據(jù)JJF1033-2008《計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范》:當(dāng)重復(fù)性數(shù)據(jù)大于分辨力引人的不確定度分量時(shí)，可以不考慮分辨力*引人的不確定度。*以，此處us的不確定度不應(yīng)再重復(fù)考慮(如果分辨力引入的不確定度大于天平重復(fù)性引人的不確定度，則用分辨力引人的不確定度替代天平的重復(fù)性引人的不確定度)。

2結(jié)果

1)電子天平用于砝碼質(zhì)量檢定的不確定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于用于質(zhì)量稱量的不確定度。

2)當(dāng)用于砝碼質(zhì)量檢定時(shí)，重復(fù)性分量是不確定度的主要來源，并且電子天平的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與其重復(fù)性相差不大。*以在選擇檢定砝碼用電子天平時(shí)應(yīng)主要考慮電子天平重復(fù)性參數(shù)。

設(shè)電子天平的重復(fù)性為s,被檢砝碼的*大允許誤差為土MPE,則選擇天平時(shí)，可按如下的估算公式選擇電子天平:

當(dāng)被檢砝碼進(jìn)行空氣浮力修正時(shí):s<|MPE\/6;當(dāng)被檢砝碼不進(jìn)行空氣浮力修正時(shí):s<|MPE|/9。