我国质量单位的复现

　　0　概述

　　为了更好地保存国家公斤原器,避免污染、磨损及碰伤,必须设法减少其使用次数,因此在国家公斤原器与国家公斤工作基准之间建立国家公斤副基准,用它向国家公斤原器溯源,并将质量量值传递至国家公斤工作基准。我国的国家公斤副基准砝码共有3个,No.9、No.10、No.12,是用不锈钢制造,其检定周期为5年。

　　1　环境条件和标准设备的有关技术要求

　　国家公斤原器No.60的质量值为1989~1992年参加国际第三次国家公斤原器的周期检定时,由BIPM给出,其质量值m=1kg+0.295mg;合成标准不确定度uc(m)=2.3μg。该砝码出厂证书中给出的0℃时的体积值Vref(0)=46.3867cm3,体膨胀系数25.869+0.00565×t90×10-6/℃。

　　测量国家公斤原器和国家公斤副基准之间的质量差,使用的是一台单盘的质量比较仪C1000S,最大秤量为1kg;读数鉴别力2μg;电磁力补偿读数范围为500mg;大气压力下的标准偏差优于2μg。

　　我们采用世行贷款项目引进的空气密度测量装置YCM01C对实验室内的空气密度进行测量。其温度测量标准不确定度为0.005℃;湿度测量标准不确定度为0.5%;大气压力测量标准不确定度为5Pa;合成后的标准不确定度优于2.0×10-4mg/cm3。此装置可以配合C1000S质量比较仪由计算机衡量程序控制工作。

　　2　质量比对

　　比对方案:分别进行6次比对,然后采用最小二乘法计算各个副基准砝码和比对用砝码的质量值。

　　比对采用双次交换衡量法进行,同时测量空气密度,

　　即可计算出天平上两个砝码的质量差。

　　3　不确定度的评估

　　首先,分析误差源,误差源包括:

　　(1)各砝码与原器比对的A类标准不确定度uA:全组合比对中,各砝码之间的A类不确定度以各砝码与原器的最大,故在A类不确定度的选取上,采用了各个砝码与原器之间的测量值;

　　(2)6次比对相应的标准不确定度uσ=4.582μg(副基准砝码);uσ=5.902μg(工作基准砝码);

　　(3)空气浮力修正的不确定度ub:

　　空气密度测量不确定度:各项比对中的空气密度按完全相关处理,当然两次空气密度测量的不确定度有其不相关的部分,但已体现在A类不确定度中,故不再考虑这些不相关部分。其不确定度计算公式为:

　　空气浮力修正的不确定度公式为:

　　故空气浮力修正的不确定度及各个分项列入表1:

　　(4)参考标准的不确定度u(mr)=6.21μg;

　　(5)配衡砝码的质量标准不确定度uw:此砝码仅用于各个基准与原器之间比对,uw=1.0μg;

　　(6)与天平有关的标准不确定度,包括灵敏度、鉴别力和偏载误差,分别为灵敏度us=(Δm)2(u2(ms)m2s+u2(ΔIs)ΔI2s)=1·0897μg,鉴别力ud=(d/23)×2=0·8165μg、偏载uE=ΔI1-ΔI23=1.0328μg,合成后为1.7090μg。该误差源共有6项,可认为完全不相关。则uba=0.9867μg。