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1MN力基准机力值不确定度评估及量值比对验证

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1 引 言

    静重式力基(标)准机是以砝码产生的重力作为标准力值,通过适当的机构按预定顺序自动地把力值施加在被检测力仪上。这种标准机的力值不确定度主要取决于砝码质量的不确定度、安装地点重力加速度的测量不确定度、砝码和空气密度的测量不确定度[1],同时还与砝码质量的稳定性、加卸方式及机器的结构等有关。该文通过对静重式力基(标)准机力值不确定度评定的分析,重点对 1MN 力基准机的力值不确定度进行了评估,并采用与 100kN 力基准机进行力值比对的方法对其进行力值不确定度的验证。

2 1 MN 力基准机力值不确定度的评估

2.1 1 MN 力基准机各物理因素的误差来源分析

    静重式力基(标)准机力值不确定度各种分量贡献见《力值、扭矩和硬度测量不确定度评定导则》[2]

    静重式力基(标)准机砝码质量:

    m = F / g(1 - d0/ d)                         (1)

式中:m———砝码质量,kg;

    F ———需产生的力值,N;

    g ——— 砝码所在地点的重力加速度,

    g=9.790 321 m/s2,Δg=0.000 000 15 m/s2

    d0———空气密度,kg/m3;1MN 基准所在地点的空气密度 d0=1.12 kg/m3,Δd0=±0.04 kg/m3

    d ———砝码材料密度,kg/m3;1MN 基准砝码(球墨铸铁)材料密度 d=7070kg/m3,Δd=±19.1kg/m3    

  (±0.27%);1MN 基准中心吊杆+反向器(42CrMo)

    材料密度 d=7 810 kg/m3,Δd=±0.78 kg/m3(±0.01%);

     m′———砝码质量的长期稳定度,kg;2005 年与1985 年砝码检定的质量差:所有 42 个砝码和负荷机架(中心吊杆+反向器)质量的最大差值为-3.2g,产生在二号砝码 10 kN(3 t 天平称量1 t 砝码时的示值变动性≤1.5 g),用该砝码组合产生的最小力级为 40kN。因此,m′=0.0032kg,Δm′=8.0×10-7kg。

2.1.1 组成 1 MN 基准各力级砝码质量传递的函数表达式

式中:x———组成该力级所用 1t 砝码的个数;

    y ——— 组成该力级所用 2 t 砝码的个数;

    z ——— 组成该力级所用 3 t 砝码的个数;

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