附錄:檢定2kg的F2等級砝碼時天平引入的合成標準不確定度評定
1.概述
1.1測量依據:根據JJG99-2006砝碼檢定規程附錄C.4。
1.2測量環境條件:溫度(20±5)℃,溫度波動≤0.5℃,相對濕度≤75%。
2.使用5kg/10mg機械杠桿式普通標尺雙盤天平,用F1等級2kg砝碼檢定F2等級2kg砝碼,其天平計量性能指標實測數據如下:
空秤天平分度值 e0=8.4mg
全秤量天平分度值 ep=9.7mg
空秤天平示值重復性 △0=0.1分度
全秤量天平示值重復性 △p=1.0分度
橫梁不等臂性誤差 Y=+3.0分度
采用替代衡量法,衡量儀器引入的不確定度分量有天平的標尺因子(靈敏度)us,分辨率ud,偏載uE, 天平重復性uw引入的以上四項不確定度合成:
uba=
2.1. 標尺因子(靈敏度)引入的標準不確定度
用標準砝碼在衡量儀器上對同一被檢砝碼進行ABA循環測量,測量時必須用靈度砝碼對衡量儀器的分度值進行測量,測得△mc和△Is,重復測量10次,求得平均值 和 ,u(△Is)由10次△Is的標準偏差(貝塞爾公式)計算得到,數據見下表:
次數 左盤 右盤 平衡位置 △I △Is △m 次數 左盤 右盤 平衡位置 △I △Is △m
1 T A 11.2 0.7 3.1 1.8 6 T A 11.0 0.8 3.1 2.8
T B 11.9 T B 11.8
T A 11.1 T A 11.1
T A+mS 14.2 T A+mS 14.2
T A 10.9 0.9 3.2 3.5 7 T A 11.1 0.7 3.2 1.6
T B 11.9 T B 11.7
T A 11.1 T A 11.0
T A+mS 14.3 T A+mS 14.2
3 T A 11.1 1.0 3.2 4.4 8 T A 11.2 0.6 3.1 0.8
T B 12.0 T B 11.8
T A 11.0 T A 11.2
T A+mS 14.2 T A+mS 14.3
4 T A 11.1 0.6 3.1 0.8 9 T A 11.1 0.8 3.1 2.8
T B 11.8 T B 11.8
T A 11.2 T A 11.0
T A+mS 14.3 T A+mS 14.1
5 T A 11.2 0.7 3.3 1.4 10 T A 11.1 0.7 3.1 1.8
T B 11.9 T B 11.9
T A 11.1 T A 11.2
T A+mS 14.4 T A+mS 14.3
則:
us=
=
=0.05mg
式中: ——標準砝碼與被檢砝碼質量差值的平均值。
ms——測定天平分度值時添加小砝碼的質量值。(用30mg標準砝碼測其分度值,其擴展不確定度為0.008mg,k=2)。
u(ms)——標準小砝碼的標準不確定度。
△Is——測定天平分度值時添加小砝碼后天平移動的變化量。
u(△Is)——△Is的標準不確定度。
2.2機械天平分度值為10mg,由分辨率引入的標準不確定度為:
ud=( )× = =1.63mg
因子 來自二次讀數,一次為標準砝碼,另一次為被測砝碼。
2.3偏載引起的不確定度uE
UE=
式中:D為天平檢定時偏載測量的最大值與最小值之差;
d1為砝碼偏離秤盤中心的距離;
d2為秤盤半徑(圓秤盤)或秤盤中心到角的距離。
在檢定砝碼時,無論是標準砝碼還是被檢砝碼均應盡可能放置在秤盤中心,偏移的距離一般不會超過秤盤半徑的1/3,即d1/d2<1/3,對天平進行偏載測量的最大值與最小值之差為0.6mg,即D=0.6mg,則:
UE=
2. 4衡量過程天平重復性引起的不確定度uw(A類)
用標準砝碼在天平上對被檢砝碼進行重復測量10次,以被檢砝碼與標準砝碼的差值為測量結果,算出質量差值的標準偏差。
△m的10次測量值為1.8、3.5、4.4、0.8、1.4、2.8、1.6、0.8、2.8、1.8mg
則 s= =1.18mg
在重復性條件(相同人員,同一環境地點,相同方法)下,重復測量10次, 10次標準偏差為:
1.18 1.10 1.08 1.06 1.04 1.15 1.12 1.10 1.20 1.06
采用合并樣本標準差作為天平的重復性引起的不確定度分量,
則: uw=sp= =1.11mg
4、合成標準不確定度uba= =
=2.0mg
結論:F2等級2kg砝碼的允差為30mg,其1/9為3.3mg,因天平的合成標準不確定度為2.0mg<3.3mg,故可開展F2等級2kg砝碼的量傳工作。 |