试析兰州地区海拔高度对砝码折算质量值的影响

　　一、问题探讨

　　JJG99- 2006《砝码》检定规程已于2007年3月6日正式实施。JJG99- 2006采用了国际建议R111(2004) 中砝码的准确度等级及其主要技术指标, 并用折算质量表述砝码质量值, 替代了JJG273- 1991《工作基准砝码》检定规程和JJG99- 1990《砝码(试行)》检定规程。对于砝码的折算质量, 即折算质量值, JJG99- 2006中是这样定义的:一物体在约定温度和约定密度的空气中, 与一约定密度的标准器达到平衡, 则标准器的质量即为该物体的折算质量。约定温度(tref) 为20℃; 约定的空气密度(ρ0) 为1.2kg/m3; 砝码折算质量的约定密度(pref) 为8000kg/m3。JJG99- 2006还规定如果空气密度相对于ρ0=1.2kg/m3的偏移量超过10%, 并且被检砝码密度ρt偏离折算值8000kg/m3, 折算质量必须进行修正。众所周知, 地区海拔高度决定了当地的空气密度。在我国由于地理因素的特殊性, 有一半以上的领土存在着当地地面空气密度超过JJG99- 2006规定的(1.2±0.12)kg/m3的范围。而且在现实的物质世界中, 不存在密度严格等于8000kg/m3的砝码, 偏离量往往也较大。在这种前提下, 砝码的折算质量应该进行空气浮力修正。兰州市地处祖国的大西北, 海拔高度平均为1520m, 年平均空气密度为1.002kg/m3, 已超过了JJG99- 2006规定的空气密度偏离量范围。而且我们目前在日常检定工作中所采用的是材料为不锈钢、密度为7850kg/m3的标准砝码, 正属于折算质量需修正的范围。那么空气浮力修正对砝码的折算质量值究竟影响有多大, 下面笔者就通过实例作具体说明。

　　二、实例分析

　　以标称值分别为2kg、200g、50g、500mg的F1等级砝码为例, 其相关参数如表1所示。

　　标准砝码的基本参数如表2所示。

　　实验室环境参数如表3所示。

　　检定所用天平情况如表4所示。

　　检定所用配套设备情况如表5所示。

　　根据JJG99- 2006规定的实验方法，即双次替代衡量法.将标称值为2kg.200g.50g.500mg的F,等级被检祛码分别在相应的机械天平电子天平.上采用ABBA循环测量2次。

　　数学模型如下:

　　式中:ma—被检祛码的折算质量修正值;ma---标准祛码的折算质量修正值;vt—被检祛码的体积;rV—标准祛码的体积;Pa—空气密度的实测值;Po—空气密度的参考值.等于1.2kg/m3; :— 从天平上读取的质量差值二叽—测量天平灵敏度时所添加小祛码的折算质量值mcs--由于添加灵敏度小祛码而引起的天平示值变化; mcw———添加小砝码的折算质量修正值; It1,2———被检砝码在天平上分别两次测得的数值; Ir1,2———标准砝码在天平上分别两次测得的数值;ms———灵敏度砝码。