500kgF2等级砝码的检定及不确定度评定

　　0引言

　　国家轨道衡计量站，现有 500 kgF2等级砝码 6块，材料为不锈钢，最大允许误差为±8 g，用于传递检定 500～3 000 kg M12等级砝码。这 6 块 500 kgF2等级砝码采用 25 块 20 kgF1等级砝码作为标准，在 500 kg/1 000 kg 两档级天平上进行检定，20 kgF1等级砝码的最大允许误差为±0.1 g，组合为500 kg 砝码的最大允许误差为±2.5 g，材料为不锈钢。

　　1检定设备及方法

　　1.1检定设备

　　检定设备采用国家轨道衡计量站 500 kg/1 000 kg两档级天平，该天平的主要技术指标在 500 kg档时为：最大秤量 500 kg，分度值 e≤0.5 g 。

　　1.2检定方法

　　根据 JJG 99—2006 《砝码》检定规程，对 F2等级砝码检定室的基本要求是，检定室不允许有容易察觉的振动和气流，尽量远离振源和磁源，检定室内的天平和砝码避免阳光直接照射。检定室温度波动每 4 h 不得大于 3.5 ℃。室内空气的相对湿度在 30%～70%，每 4 h 最大变化≤15%。砝码的温度应与室温相一致，存放时间不得少于 4 h 等。

　　检定过程采用替代称量法，测量循环为 ABA，循环次数为 1 次。具体操作过程为：先在 500 kg/1 000 kg 两档4级标准天平左盘加 25 块 20 kgF1等级标准砝码，右盘为平衡砝码，读取平衡位置。卸下标准砝码，然后在天平左盘加上一块 500 kgF2等级被检砝码，读取其平衡位置，将测分度值的标准小砝码放入左盘内，读取平衡位置，取下标准砝码和标准小砝码。由 1 人检定 1 次。

　　2数学模型的建立

　　选择检定 500 kgF2等级砝码的质量测量为评定对象，即评定被测砝码折算质量的测量不确定度。测量方法为替代称量法，即在天平分别放上标准砝码及被测砝码，获得相应的质量差，经计算得到被测砝码的折算质量。

　　砝码的测量数学模型可表示为

　　式中，mt表示被测 500 kgF2等级砝码的折算质量;mr表示 25 块 20 kgF1等级砝码组合的总折算质量; 为被测砝码和标准砝码对应的质量差;ρa为空气密度，一般采用近期平均空气密度或年空气密度;ρ0为参考空气密度，为 1.2 kg/m³;Vt、Vr为被检砝码和标准砝码的体积;mcs为测分度值灵敏度砝码的折算质量;mcw为平衡小砝码的折算质量，在本检定过程中未添加此砝码，故该项为零。

　　3 测量不确定度的评定

　　3.1 标准不确定度评定

　　3.1.1 测量重复性引入的标准不确定度 uw(mt)

　　这类不确定度可根据天平的示值重复性，即全称量示值重复性 Δp来确定，此处 Δp取天平的分度值 0.5 g，则