砝码质量测量不确定度的评定及应用

　　测量不确定度是测量结果带有的一个参数,用以表征合理赋予被测量的值的分散性,它是评定误差的一个指标。在计量工作中,测量不确定度有着广泛而重要的应用,对计量基准和标准的建立、基标准的量值传递,测量结果的合理评定,测量数据的相互比对及国际间的学术交流都有重大意义。在质量计量中,砝码质量的测量结果不确定度的表达方法,过去是按照JJG1027_91《测量误差及数据处理》进行计算,现在仍有不少地方还是采用JJG1027_91《测量误差及数据处理》的不确定度计算方法。但它与ISO《导则》以及VIM不完全协调,不能适应与国际计量工作交流的需要。本文按照JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》的要求,以F2级1 kg砝码为例,对其测量结果不确定度进行了科学的分析与计算,并利用本次测量所得的不确定度参与比对实验,对实验室质量量值传递工作能力进行了验证。

　　1　砝码测量结果不确定度的计算

　　1·1　数学分析方法

　　测量方法依据JJG99_90《砝码》(试行)实施。在本次检定实验中以二等标准砝码为标准,以电子天平(Max: 1 200 g,d:1 mg)为配套设备,采用单次替代称量法,两个测量人员分别检定一次。检定时,先把标准砝码放在电子天平的托盘上,直接读取数值,然后卸下标准砝码,放上被检砝码,此时读取数值,再加上测分度值的标准小砝码,读取数值。最后,就可以根据规程对被检砝码的折算质量进行计算了。被检砝码的折算质量计算公式为

式中,mA,VA,LA分别表示被检砝码A的折算质量(mg),体积(cm³),平衡位置;mB,VB,LB分别表示标准砝码B的折算质量,体积,平衡位置;mr表示测天平分度值的标准小砝码的折算质量,LAr表示测天平分度值加放mr后的平衡位置,ρk为检定时室内的实际空气密度,ρ_1.2=1.2 mg/cm³为约定空气密度。

　　1.2 mg/cm3为约定空气密度。

　　考虑到标准砝码与被检砝码材质相同,实验室室内温度为(20±1)℃,空气浮力引起的误差非常小,可忽略不计。因此,该误差可不列入不确定度的影响因素。令L₁= L_A-L_B,L₂= L_Ar-L_A,方程(1)简化为mA= m_B+m_rL₁/L₂。这表明mA是m_B,mr,L₁,L2的函数,于是可得

　　1·2　标准不确定度分量

　　1·2·1　标准砝码引起的不确定度u(mB)　根据二等标准砝码的检定证书可得,二等标准砝码1 kg的扩展不确定度为2 mg,呈正态分布,置信概率为99·73%,包含因子kp=3,因为u(mB)很可靠,所以u(mB) =2/3=0.67(mg),自由度为v(mB) =∞。