砝码质量允差与测量不确定度的关系

　　1 砝码质量允差与测量不确定度的要求

　　JJG99- 90 国家砝码检定规程将砝码按修正值的使用与否划分为等砝码与级砝码两类: 对给出修正值而按实际值使用的砝码称为等砝码, 对不给出修正值而按标称值使用的砝码称为级砝码。等砝码按质量允差和测量不确定度分为一等、二等、E1、E2、F1、F2、M1、M11、M2、M22等砝码共十种, 级砝码仅仅按质量允差划分, 作标准用的有 E1、E2、F1、F2、M1、M11、M2、M22级砝码共八种, 工作用的级砝码比标准用的级砝码增加一种 M3级, 共九种( 根据 JJG 2053- 90质量计量器具国家量值传递系统) 。

　　砝码的标称值是指砝码作为固定形态的实物量具所复现的量值的近似值, 并经修约后取原整值, 它可以指导其有效的使用。而修正值是砝码的实际值( 真值) 与标称值之差。

　　实际值 = 标称值 + 修正值

　　对于等砝码, 修正值是明示在测量结果之中, 对于级砝码, 修正值只是隐含在测量结果之中, 只有当新生产或首次检定时才需要明确其大小。

　　作为某一标称值下砝码的质量允差, 它应该包含砝码质量修正值、测量不确定度和砝码长期稳定性误差三个部分。它们的构成比例对于等砝码约为 对于级砝码约为参见文献 1) , 而三者绝对值之和应合成等于最大允许误差。若设±Δ 为砝码质量的允许误差, 则有

　　而考虑到使用的安全性, 根据 JJG- 90, 设定的修正值负差要比上述比例略小。

　　以上说明为了适合砝码质量不同的用途, 需要策划砝码质量的不同实施途径, 它既应考虑到复现量值的不同需要, 也需考虑技术实现的可控能力。复现量值的需要既包括按砝码实际值使用的精确测量场合, 也包括按标称值使用的普通测量场合, 既可作为量值传递的标准砝码使用, 也可作为非量值传递的工作砝码使用, 而对这些量值实施测量控制, 则是具有法律地位的计量机构的基本职责。

　　下面通过一个实际的校准模型加以说明此种控制的途径———用替代法确定一个 200g 及一个 50g二等砝码所给出的控制要素及统计方法。

　　2 测量不确定度评估

　　用替代法校准砝码时采用精密衡量法( 替代法)测量, 其模型为

　　式中

　　A—被检砝码下标

　　B—标准砝码下标

　　K—空气密度下标

　　L—称量平衡位置

　　e—天平实际分度值

　　mW—为第二次平衡称量时, 所加小砝码

　　m—质量

　　V—体积

　　ρ—密度