杠杆式力标准机不确定度评定

　　1工作原理

　　杠杆式力标准机(以下简称力标准机)主要由三大部分构成，有杠杆部分、祛码部分、主机部分(见图1)。

　　力值由相应的祛码8复现，该力经过杠杆放大，在主机部分施加需要的力值。在力标准机上装有三把刀子，其中支点刀子4直接与基础相联接，另外两把刀子放在杠杆5上。6为重点刀子，3为力点刀子。当杠杆调整平衡后，在重点刀子6上经框架7施加F。力时，该力经杠杆放大K倍后，在测力端经反向器1将放大后的力值KF。施加到被校测力仪2上。

　　2力标准机不确定度评定

　　(1)力标准机的力值是由施加的相应质量的砧码复现的，力和质量有下列的函数关系:

　　式中，K—杠杆放大比;

　　m—相应力F的质量，kg;g—当地重力加速度，m/52;d。—空气密度，kg/m3;d?—祛码密度，kg/m3。

　　由公式(l)可见F是K，m，g，d口，d二等五个变量的函数，这五个变量是相互独立的。由F的不确定度传递率

　　万/七。称为灵敏系数;二(i一1，2，3，4，5)分别为天，m，g，d。，禹;u(x，)为五个变量的标准不确定度，它由重复观测的A类评定方法得到，其大小为

　　式中，S(x，)—每个分量的样本标准偏差。

　　将(3)~(7)代入(2)式，两边除以尸得到

　　标准不确定度u(x)，即“(兀)，u(m)，u(g)，u似“)，u(d二)，确定之后，它的相对标准不确定度奴厂，l’mr，饰。，u*，，u、也就确定了。因此，力标准机的合成相对不确定度从l可以得到。

　　(2)力标准机力值不确定度除和各输入分量x(K，m，g，d。，d沪有关外，还有其它误差因素的影响，对于压向加荷还有两项误差未予考虑，即

　　a.工作台面不水平对力值F的影响

　　假定工作台面与水平夹角为a，见图2。

　　b加荷时祛码的摆动对力值的影响

　　由于机械加工、安装偏差及祛码质量不均匀性，当祛码加在吊挂上时，常常出现祛码摆动现象。假定吊挂摆长为L，摆动最大幅度为Zd，如图3所示。

　　摆动的结果产生离心力，离心力大小为

　　式中，m—祛码质量，kga

　　a—离心加速度，

　　由于：

　　由能量守衡定律得到

　　将(12)式代入(11)式，再代入(13)式得

　　因此，该力标准机的合成相对不确定度为

　　其相对扩展不确定度为

　　取包含因子k一2，置信水平为95%。

　　例如:某台杠杆式力标准机各不确定度分量如附表。