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砝碼新檢規(guī)中磁性測量記錄和體積溫度修正公式研究：

1引言

在學(xué)習(xí)和執(zhí)行*計(jì)量檢定規(guī)程JJG99—2006《砝碼》(以下簡稱規(guī)程)時(shí),感覺得到規(guī)程很全面、系統(tǒng)性也很強(qiáng)。特別是該規(guī)程與其它質(zhì)量方面的規(guī)程*樣,率先應(yīng)用了測量不確定度理論,為我國檢定規(guī)程與*上相關(guān)技術(shù)文件接軌,取了表率作用。但是規(guī)程給出的磁性測量記錄表格、密度(體積)測量的體積溫度修正公式欠妥,現(xiàn)提出來與同行們探討。

2磁性測量的記錄表格

規(guī)程規(guī)定的磁化率和*化強(qiáng)度(即有磁性)測量程序:在置于質(zhì)量比較儀稱盤的基座上,北*向下放置磁矩為md的磁鐵。質(zhì)量比較儀回零后,在磁鐵中心*度的上方特定*度的工作臺(tái)上放置被檢砝碼(砝碼底部至磁鐵中心*度記為Z0、砝碼頂部至磁鐵中心*度記為Z1),且使被檢砝碼在磁鐵的正上方,記錄質(zhì)量變化平均值Δm1,確定力F1=-Δm1×g(式中g(shù)為*到1%的當(dāng)?shù)刂亓铀俣?;翻轉(zhuǎn)磁鐵,再次將該被檢砝碼放置在該工作臺(tái)上,且保持磁鐵中心距被檢砝碼底部、頂部*度不變,仍使被檢砝碼在磁鐵的正上方,記錄質(zhì)量變化平均值Δm2,確定力F2=-Δm2×g。然后據(jù)函數(shù)χ=f1(F1、F2),求得被檢砝碼磁化率χ;據(jù)函數(shù)μ0M=f2(F1、F2),求得被檢砝碼*化強(qiáng)度μ0M。

可見*化強(qiáng)度和磁化率測量是同*過程,依次確定力F1和F2,只是計(jì)算內(nèi)容不同。*以我們認(rèn)為在規(guī)程附錄E給出的測量記錄表格中,沒有必要分別給出*化強(qiáng)度μ0M/μT和磁化率χ兩個(gè)如表1、表2*示的測量記錄表格。

何況規(guī)程附錄E,雖然分別給出了*化強(qiáng)度和磁化率兩個(gè)記錄表格,實(shí)際上該兩表格都不方便反映檢定過程:兩表中的“頂部”和“底部”欄,結(jié)合規(guī)程給出的檢定方法,只能是填砝碼的頂部和底部至磁鐵中心的*度,那么*化強(qiáng)度μ0M和磁化率χ該填何處呢?更不要說何處填檢定過程中的Δm1和Δm2了。

*以,我們建議規(guī)程將附錄E給出的*化強(qiáng)度和磁化率兩個(gè)記錄表格,合成為如表3*示的磁性測量記錄表格,這樣能更方便反映檢定過程。

因?yàn)橐?guī)程規(guī)定上述質(zhì)量變化通常分別測3次,為了將三次測得的質(zhì)量變化值和質(zhì)量變化平均值(如:Δm11、Δm12、Δm13和Δm1),均在原始記錄中反映,可將磁性測量記錄表格在常用的A4紙上橫向布置,以獲得足夠列的磁性測量記錄表格。

3密度(體積)的溫度修正公式

規(guī)程規(guī)定:描述密度的參考溫度為20℃。當(dāng)測量溫度不在此溫度條件(有些實(shí)驗(yàn)室恒溫是18℃或23℃)時(shí),則應(yīng)采用材料的體膨脹系數(shù)γ,將其修正到20℃下的體積。并給出了如下*示的密度(體積)的溫度修正公式。ρ(tref)=ρ(tmeas)×1+γ(tmeas-tref)(1)式中:ρ(tref)—參考溫度20℃時(shí)的密度;ρ(tmeas)—測量溫度時(shí)的密度;γ—體膨脹系數(shù);tmeas—測量時(shí)溫度;tref—參考溫度,規(guī)程規(guī)定為20℃。或V(tref)=V(tmeas)×1+γ(tmeas-tref)(2)式中:V(tref)—參考溫度20℃時(shí)的體積;V(tmeas)—測量溫度tmeas時(shí)的體積。物體由于溫度改變,其體積有脹縮現(xiàn)象。其變化能力以等壓(p*定)的條件下,單位溫度變化*導(dǎo)致的體積變化,即熱膨脹系數(shù)表示。α=ΔV/V·Δt(3)式中:α—熱膨脹系數(shù);ΔV—體積變化量;V—變化瞬間體積;Δt—溫度變化量。嚴(yán)格說來,上式只是溫度變化不大時(shí)的微分定義式的差分近似;*定義要求ΔV與Δt無限微小,這也意味著熱膨脹系數(shù)在較大的溫度區(qū)間內(nèi)通常不是常量。當(dāng)溫度變化不是很大時(shí),α就成常量了,利用它可以將固體和液體體積膨脹表示如下:Vt-V0=αV0(t-t0)(4)式中:Vt—未了狀態(tài)的體積;V0—初始狀態(tài)的體積;t—未了狀態(tài)的溫度;t0—初始狀態(tài)的溫度。將式(4)整理可得:Vt=V01+α(t-t0)(5)根據(jù)式(5),并結(jié)合規(guī)程的具體問題可知,砝碼的體積溫度修正公式應(yīng)如下式*示:V(tmeas)=V(tref)×1+γ(tmeas-tref)(6)而不是如規(guī)程給出的式(2)*示,由此可見規(guī)程給出的體積溫度修正公式是錯(cuò)誤的。因?yàn)?rho;=mV(7)*以V=mρ(8)將式(8)關(guān)系代入式(6)中有:mρ(tmeas)=mρ(tref)×1+γ(tmeas-tref)(9)式(9)兩邊同乘ρ(tmeas)ρ(tref)m因子有:ρ(tref)=ρ(tmeas)×1+γ(tmeas-tref)(10)式(10)與規(guī)程給出的式(1)完全*致,由此可見規(guī)程給出的密度溫度修正公式是正確的。

4結(jié)束語

*計(jì)量檢定規(guī)程是我們的技術(shù)法規(guī),雖然我們檢定規(guī)程的編寫人員、審核人員和出版人員為了奉獻(xiàn)給大家的為*品,已是慎之又慎。但大家在使用過程中仍會(huì)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)滴不足,*以需要我們檢定規(guī)程執(zhí)行人員,與編寫人員、審核人員和出版人員共同努力,使我們的技術(shù)法規(guī)———*計(jì)量檢定規(guī)程不斷完善。