克组砝码建标报告

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国 防 计 量

建立测量标准技术报告

标准名称： F1等级克组砝码标准装置 计量技术机构：国营第XXX厂计量室 编写： 年 月 日 审核： 年 月 日

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目 次

一、测量标准概述.....................……………...(1) 二、测量标准性能......................……………..(2) 三、构成测量标准的测量器具及配套设备....(3) 四、检定人员.........................………………...(4) 五、校准（检定）环境条件.............………...(4) 六、测量标准不确定度的评定..........………..(5) 七、测量标准重复性....................……………(11) 八、测量标准稳定性....................……………(13) 九、测量标准不确定度的验证...........…...…..(15) 十、结论 .............................………………….(16) 十一、附录...........................………………….(16)

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一. 测量标准概述一、建立测量标准的目的、意义和用途： F1 等级克组砝码标准装置的建立是为了保证国防系统质量量 值传递的准确、一致、可靠及正确，保证军工科研、生产及高精 度测试的需要，保证军工产品的质量。本单位为此特建立 F1 等级 克组砝码标准装置。开展对 M1 等级及以下准确度等级的克组标准 砝码量值传递工作。 二、测量标准的组成和工作原理： 该装置由 F1 等级克组标准砝码和相应准确度等级天平组成。 其工作原理是采用 ABA 测量循环：把标准砝码放在天平盘上，读 然后， 把标准砝码从天平盘上取下来， 放上被检砝码， 取数据 Ir1, 并读取数据 It1,取下被检砝码,再把标准砝码放上去,读取数据

Ir2。 由规程中的 ABA 测量循环的公式计算ΔI, 然后根据规程中的公式 15 计算被检砝码和标准砝码的折算质量差值， 加上标准砝码 的折算质量即可得到被检砝码的折算质量。 三、检定(校准)方法和依据的检定规程： 检定方法: 替代称量法 依据《JJG99-2006》砝码检定规程执行。

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二. 测量标准性能技术要求。 F1 等级克组砝码进行量值传递时，一般采用折算质量修正 值，其折算质量修正值不应超过规程中给出的相应的质量允 差。 二、质量允差： (1~200)g: ±0.1 mg~±1.0mg 三、天平 BS224S 型 分度值：0.1mg 四、本装置扩展不确定度： 1g:U=0.10mg (k=2) 200g:U=0.34mg (k=2) 一、

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三、构成测量标准的测量器具及配套设备 共 16 页 第 3

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四、检定人员姓名 XXX XXX XXX XXX 技术职称 工程师 技术员 助工 助工 从事本专 业年限 18 3 12 3 检定专业项目 质量 质量 质量 质量 检定员 证号 XXXX XXXX XXXX XXXX

五、校准(检定)环境条件 校准(检定)项目名称 温度 相对湿度 磁场 震动 光照 要求 18℃~23℃ 每 4h 最大变化 1℃ 30%~70% 每 4h 最大变化 10% 远离 远离 避免阳光直射 实际情况 18℃~23℃ 每 4h 最大变化 0.3℃ 30%~70% 每 4h 最大变化 3% 无电磁场 无震动 没有阳光

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六、测量标准不确定度的评定一、输出量 F1 等级克组砝码标准装置由 F1 等级克组标准砝码、标准天平组成，给出 被检砝码的折算质量修正值。 二、数学模型

mB=mA+(Vt-Vr) ρa-ρ0)±ΔI×mcs/ΔIs (式中:

mB→被检砝码的折算质量 mA→标准砝码的折算质量 Vt→被检砝码的体积 Vr→标准砝码的体积

ρa→测量时,实验室的实际空气密度 ρ0→约定的标准空气密度 mcs →测天平分度值的标准小砝码的折算质量ΔI Δ Is →被检砝码与标准砝码从衡量仪器上得到的平衡位置读数差 →由于灵敏度砝码引起的衡量仪器指示值的改变

三、不确定度来源 3.1 3.2 3.3 3.4 F1 等级标准砝码 重复测量 衡量仪器 空气浮力

四、标准不确定度的评定 4.1 F1 等级标准砝码带来的不确定度 u(mcr) 。 下面以 1g、200g 测量为例：

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六、测量标准不确定度的评定四、标准不确定度的评定 4.1 F1 等级标准砝码带来的不确定度 u(mcr) 。

下面以 1g、200g 测量为例： 其中，U 为标准砝码的扩展不确定度，k 为覆盖因子(通常取 k 值为 2) ,

uinst 为标准砝码质量的不稳定性引起的不确定度。依据规程：F1 等级标准砝码 1g 的扩展不确定度不大于 0.03mg,200g 的 扩展不确定度不大于 0.3mg,包含因子 k=2。则有： 1g 砝码： u(mcr)=0.03mg/2=0.015mg 200g 砝码:

u(mcr)=0.3mg/2=0.15mg

4.2 重复性测量带来的不确定度 uW 重复性测量的标准不确定度是质量差值的标准偏差。以 F1 等级标准砝码 检定 F2 等级的 1g 砝码得到下列数据(单位：mg):0.0;0.0;0.1;0.0;0.0; 0.0;0.0;0.0;0.0;0.0,则：

( ∑ x -x )i

n

2

uW =

i =1

n(n-1)

=0.01mg

F1 等级标准砝码检定 F2 等级的 200g 砝码得到下列数据(单位： mg): 0.4; 0.6;0.2;0.5;0.8;0.5;0.8;0.2;0.4;0.6,则：( ∑ x -x )i n 2

uW =

i =1

n(n-1)

=0.066667mg

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六、测量标准不确定度的评定4.3.2 由于衡量仪器显示分辨力引起的不确定度

ud = (

d /2 )× 2 30 .1 / 2 ) × 2 =0.040825mg 3 0 .1 / 2 ) × 2 =0.040825mg 3

对于 1g 砝码， ud = (

对于 200g 砝码， ud = (

4.3.3 偏载引起的不确定度 uE 由天平的检定证书上知，BS224S 天平的偏载误差为 0.2mg(测量中砝码 放置在偏离秤盘中心 1/3 处): a、对于 1g 砝码， uE= (1/3×0.2)/ (2× 3 )=0.019245mg b、对于 200g 砝码， uE= (1/3×0.2)/(2× 3 )=0.019245mg 4.3.3 磁性引起的不确定度 uma 由于标准砝码与被检砝码经检定其磁性满足 JJG99-2006《砝码》检定 规程的要求，则此项分量可以按照“零”计算，即 uma=0。 4.3.4 衡量仪器的几项标准不确定度进行合成，uba a、对于 1g 砝码 2 2 2 uba = u s2 + ud + u E + uma = 0.000669 2 + 0.040825 2 + 0.019245 2 + 0 2 =0.045139mg b、对于 200g 砝码

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六、测量标准不确定度的评定2 2 2 uba = u s2 + ud + u E + uma

= 0.003076 2 + 0.040825 2 + 0.019245 2 + 0 2 =0.045238mg 4.4 空气浮力的不确定度分量 ub 本厂所用 F1 等级 200g 砝码的体积为 25.08cm ,F2 等级 200 砝码的体积为 25.48 cm3,实测空气密度为 1.19788×10mg/cm3,则空气浮力的不确定度分量 为(按均匀分布处理此量) : 对于 1g 砝码可忽略此项分量,计为 0 对于 200g 砝码：ub=(25.48-25.08)×(1.2-1.19788)/ 3 =0.00049 五、不确定度分量一览表 不确定度分量 不确定度来源 F1 等级标准砝码 评定方法 B 数值 1g:0.015mg 200g:0.15mg3

u(mcr)

uW

重复性

A

1g:0.01mg 200g: 0.066667mg

uba

衡量仪器

B

1g:0.045139mg 200:0.045238mg

ub

空气浮力

B

1g:0mg 200g:0.00049mg

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七、测量标准重复性在本标准装置处于正常状态下，对 200g砝码进行重复测 量 8 次(温度：22.9℃,湿度 36%) 。 测量差值如下： (天平型号 BS224S,编号 21891693) 单位：mg 测量序号 1 2 3 4 5 6 7 8 平均值 观测值(xi) (xi- x ) 0.5 0.6 0.4 0.6 0.4 0.5 0.4 0.6 0 0.1 -0.1 0.1 -0.1 0 -0.1 0.1 0.5 (xi- x ) 0 0.01 0.01 0.01 0.01 0 0.01 0.012

将上表数据值代入公式如下： (注：重复性标准偏差) ( ∑ x -x )i n 2

sn(x) =

i =1

n-1

=0.092582 mg

由结果表明：sn(x)<(2/3)uc =0.113513 mg,重复性符合要求。

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八、测量标准稳定性 测量标准稳定性在 BS224S 型天平上， 每隔一个月， F1 等级 1g 砝码检定 F2 等级 1g 砝码， 用 连续测量 5 组数据， 每组检定取 6 个测量值,取 6 个数据的平均值作为每组的 数值。实验数据如下： (单位：mg) 测 量 序 号 1 2 3 4 5 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.1 0.1 0.15 0.2 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.1 0.2 0.2 0.2 0.1 0.2 0.167 0.150 0.183 0.117 0.133 1 2 3 数据 4 5 6 平均值

5 组测量的平均值

将上表数据值代入公式如下：

[ ∑( xSm =i =1

m

n i- m

)

x

]

2

m-1

=0.026249mg

由结果表明：Sm<uc =0.0486mg,故稳定性符合要求。

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八、测量标准稳定性在 BS224S 天平上，每隔一个月，用 F1 等级 200g 砝码检定 F2 等级 200g 砝 码，连续测量 5 组数据，每组检定取 6 个测量值,取 6 个数据的平均值作为每 组的数值。实验数据如下： (单位：mg) 测 量 序 号 1 2 3 4 5 0.6 0.4 0.6 0.4 0.6 0.6 0.4 0.4 0.6 0.2 0.4 0.6 0.2 0.6 0.2 0.433 0.2 0.2 0.6 0.2 0.4 0.6 0.2 0.6 0.6 0.6 0.2 0.6 0.6 0.4 0.2 0.433 0.400 0.500 0.467 0.367 1 2 3 数据 4 5 6 平

均值

5 组测量的平均值

将上表数据值代入公式如下：

[ ∑( xSm =i =1

m

n i- m

)

x

]

2

m-1

=0.052655mg

由结果表明：Sm<uc =0.17027mg,稳定性符合要求。

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九、测量标准不确定度的验证1、选一被检的 F2 等级的标称质量为 1g 的砝码，送国防科技工业第 1311 计量站检定和自检，得到如下结果： 第 XXXX 计量站：y0=1.00006g 自检: y=1.0001g 两次检定结果之差为 0.04mg,小于 U=0.10mg,本标准装置的不确定度 得到验证。 2、 选一被检的 F2 等级的标称质量为 200g 的砝码， 送国防科技工业第 1311 计量站检定和自检，得到如下结果： 第 XXXX 计量站：y0=200.00106g 自检: y=200.0008g 两次检定结果之差为 0.26mg,小于 U=0.34mg,本标准装置的不确定度 得到验证。

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十、结

论

根据对整套标准装置不确定度的评定和验证结果，该标准装 置稳定可靠， 满足 JJG99-2006 砝码检定规程的要求， 可以开展量 值范围为 1g~200g 的 F2 及以下各等级砝码的检定

十一、 十一、附录1、JJG99-2006 砝码检定规程 2、JJG2053-2006 质量计量器具

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